[发明专利]一种磁制冷机的热交换系统

说明书

技术领域

本发明涉及磁制冷技术领域，尤其涉及室温磁制冷机的热交换系统。

背景技术

磁制冷是以固态磁性材料的磁热效应为制冷原理，是非常具有发展前景的一种制冷技术。磁制冷机的核心部件为磁回热器，磁回热器由磁回热器壳体、磁回热器壳体两侧的端板、磁工质、流体进出口管道等组成，其中流体进出口管道与磁回热器壳体两侧的端板连接，磁回热器两侧的端板与磁回热器壳体连接，磁工质填充在磁回热器壳体的内部空间。常规的磁制冷机设计中，流体进出口管道均与磁回热器壳体两侧的端板垂直连接，如图1所示，流体通过进出口管道垂直进入磁回热器壳体的磁工质区域，导致绝大部分流体集中在磁回热器磁工质的中间区域。

然而磁制冷机磁性材料的磁化和退磁过程是一个动态变化的过程，导致磁工质不同区域的磁性材料温度分布是不均匀的，如果不能充分考虑温度场不均匀分布带来的不良影响，换热流体与磁工质材料之间的液固传热效率会降低限制磁制冷机的运转频率和单位时间内制冷量的提升，目前设计的磁回热器中的进口流体管道方式无法解决不均匀场的换热问题。

发明内容

为了解决磁制冷机核心部件磁回热器内部磁工质区域的不均匀换热问题，本发明的目的在于提供一种磁制冷机的热交换系统。

本发明通过下述技术方案实现：一种磁制冷机的热交换系统，包括磁回热器、热端热交换器、冷端热交换器、流体泵和磁体驱动电机，磁回热器有端板进口管道和壳体流体通道；所述壳体流体通道通过在磁回热器壳体开若干第一通孔形成，或者通过在磁回热器壳体设置至少一个壳体通路，在壳体通路上开有若干与磁工质区域连通的第二通孔形成，或者在磁回热器壳体内部设置喷射板形成。

进一步地，所述端板进口管道通过流量分配器分别连接所有第一通孔，流量分配器的分配方式为管道分配或喷射板分配。

进一步地，可采用不同大小、不同喷射方向的第一通孔、第二通孔。

进一步地，磁回热器端板开有与壳体通路的入口相匹配的第三通孔，所述端板进口管道通过流量分配器分别连接所有第三通孔。

进一步地，磁回热器端板设有至少一个端板通路，端板通路的一端连接端板进口管道，另一端连接壳体通路的入口。

进一步地，所述端板进口管道的末端延伸至少一个喷射管路，所述喷射管路上至少有一个喷射口。

进一步地，所述喷射管路上的喷射口可设置为不同大小、不同喷射方向。

进一步地，所述喷射管路的喷射口处设置旋转叶轮。

进一步地，所述端板进口管道的末端通过管路连接喷射板。

进一步地，端板进口管道末端的喷射板上的喷射口可设置为不同大小、不同喷射方向。

磁制冷系统中的磁回热器有多个磁制冷工质单元，磁制冷工质单元之间通过流体管道相连，当一部分磁制冷工质单元(部分或者全部)磁化时，另一部分磁制冷工质单元(部分或者全部)退磁，通过磁场的周期性变化，磁回热器中的磁制冷工质单元进行周期性的磁化和退磁过程，从而提供连续的制冷量。

本发明的有益效果是：磁工质在磁化和退磁过程中，其磁场的分布是动态变化和不均匀的，本发明通过设计磁回热器的热交换系统，合理调节磁工质不同区域的流体流量，使磁工质不同区域的换热效率达到最优的状态，通过调节磁回热器进口管道的流体流量和磁回热器壳体壁面流体通道的流体流量，可以有效解决磁工质温度分布不均匀带来的换热效率问题，通过提升磁回热器内部的换热效率可以缩短换热流体的流动换热时间，从而可以提高磁场的变化周期，进而提高磁制冷机的运转频率，最终提高单位时间内的制冷量，也有助于提高系统的能效比。

附图说明

图1是常规设计的磁回热器流体流动图；

图2是磁回热器上端制冷工质单元处于磁化状态下的磁制冷系统图；

图3是磁回热器下端制冷工质单元处于退磁状态下的磁制冷系统图；

图4是实施例一的磁回热器热交换系统图；

图5是实施例二的磁回热器热交换系统图；

图6是实施例三的磁回热器热交换系统图；

图7是实施例三的端板结构图；

图8是实施例四的磁回热器热交换系统图；

图9是实施例四的端板结构图；

图10是实施例五的端板结构图；

图11是实施例六的端板结构图；

图12是实施例七的磁回热器热交换系统图；

图13是实施例八的磁回热器热交换系统图；

图14是实施例八的磁回热器壳体结构图。

具体实施方式