[发明专利]评价室温磁制冷材料制冷能力的方法及热交换装置

说明书

本发明公开了一种热交换装置，包括：绝热壳体、循环液、传感器、样品；绝热壳体为密闭容器，循环液、传感器、样品放置在绝热壳体的内部，传感器连接有信号线，信号线穿过绝热壳体引出外部，样品为具有磁制冷能力的磁性材料。本发明还公开了一种评价室温磁制冷材料制冷能力的方法。应用本发明热交换装置，以热量为形式表述评价室温磁制冷材料制冷能力，解决了现有磁制冷技术中磁制冷材料制冷能力判断问题。

技术领域

本发明属于室温磁制冷技术领域，具体涉及一种评价室温磁制冷材料制冷能力的方法及热交换装置。

背景技术

通常研究者通过绝热温变ΔTad和等温磁熵变ΔSm来评价室温磁制冷材料的制冷能力，这种比较适用于成分变化不太大的同一系列材料或者相近系列材料。为了比较不同成分的材料之间的制冷能力强弱，一些学者提出了多种半定量的评级方法，如采用绝热温变ΔTad和等温磁熵变ΔSm的乘积作为评价指标等等。

但是这些方法均不能给室温磁制冷机设计者一个明确的以热量形式表述的制冷能力指标。现有的各种评价标准并不能告诉制冷机设计者，理论上某种磁制冷材料单次循环可以交换的热量，不足以指导制冷及设计者根据循环模型得出制冷机的理论制冷能力，也就无法更好的根据实验数据改进制冷机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种评价室温磁制冷材料制冷能力的方法及热交换装置，应用热交换装置，以热量为形式表述评价室温磁制冷材料制冷能力，解决了现有磁制冷技术中磁制冷材料制冷能力判断问题。

为达到上述目的，本发明使用的技术解决方案是：

热交换装置，包括：绝热壳体、循环液、传感器、样品；绝热壳体为密闭容器，循环液、传感器、样品放置在绝热壳体的内部，传感器连接有信号线，信号线穿过绝热壳体引出外部，样品为具有磁制冷能力的磁性材料。

进一步，循环液的成分采用H₂O，添加有抗凝剂；传感器采用薄膜铂电阻，量程范围为233K～673K，精度±0.15K；信号线采用铜线，信号线与显示器和存储器相连接。

进一步，绝热壳体包括：绝热壳本体和上盖，上盖通过螺钉连接绝热壳本体，上盖设置加液口。

进一步，信号线、绝热壳体的接触位置设置有密封胶。

进一步，绝热壳体外侧设置保温垫。

评价室温磁制冷材料制冷能力的方法，包括：

传感器测量当前循环液的温度，并将第一温度值发送到外部存储器和显示器，记录热交换装置中循环液、样品的质量；

改变热交换装置的磁场环境，在磁热效应下，在绝热壳体中样品的温度发生变化，样品改变循环液的温度，传感器测量改变温度后的循环液的温度，并将第二温度值发送到外部存储器和显示器；

根据第一温度值和第二温度值得出样品的绝热温变和温度关系，样品的质量和循环液的比热容，得到最大平衡温度下的单位质量样品和单位质量循环液之间转移的热量q，根据q确定室温磁制冷中样品的制冷能力。

优选的，将热交换装置放入施加磁场环境，在磁热效应下，在绝热壳体中样品的温度升高，样品加热循环液，循环液的温度升高。

优选的，将热交换装置从磁场环境中取出，在磁热效应下，绝热壳体中样品的温度降低，样品给循环液降温，循环液的温度降低。

优选的：

当前循环液的温度为环境温度T，样品作为室温磁制冷材料的质量为X，循环液的质量为L，循环液的比热容为C_L；样品从磁场强度H₁绝热退磁到0，在环境温度为T时，样品绝热温变为ΔT，温度T_e为：T_e＝T-ΔT；