热电磁复合制冷系统研究

【作者】 黄红梅； 李振兴； 李珂； 付瑾月； 戴巍； 沈俊；

【机构】 中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室； 中国科学院大学；

【摘要】 磁制冷技术具有绿色环保、内禀高效、稳定可靠等优点,是目前固态制冷技术中的研究热点之一^[1-2]。现存室温磁制冷技术在商业化道路上仍存在一些障碍,如制冷功率密度小、效率低、成本高、工作介质的可靠性低等。为了克服传统磁制冷技术缺点,提高室温磁制冷技术的竞争力,研究人员提出了一种在磁制冷中使用Peltier热开关的热电磁复合制冷系统^[3-4]。在该系统中,磁热材料被夹在两个半导体制冷片中间,半导体制冷片被用作热开关,在磁制冷循环中,将热量传输到磁热材料或将磁热材料的热量输送到外界。为了分析热电磁复合制冷机理,构建了热电磁复合的回热器模型,并进行了复合制冷性能影响参数研究。模拟结果显示,热电磁复合制冷性能在某些工况优于纯AMR模式和纯Peltier模式,提高复合制冷单元数可以有效提高制冷性能。为了将理论研究与实验对比,基于仿真研究搭建了一套热电磁复合全固态制冷实验系统,该系统集成了磁场子系统、电场子系统、流路子系统、回热器子系统、数据采集和控制系统等。其中回热器子系统由多个复合制冷单元轴向排列组成,复合制冷单元是由"半导体制冷片-磁热材料-半导体制冷片"依次排列的三明治结构,磁热材料为Gd,半导体制冷片为常规商业化产品。更多还原