一种磁制冷氢液化装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种磁制冷氢液化装置，该磁制冷氢液化装置包括多个主动磁回热器、主活塞、高温换热器和低温换热器，解决了现有相关技术中已有的磁制冷氢液化装置的流路系统单一，换热流体流动损失大，且各级主动磁回热器的热容量也不匹配，从而导致整个磁制冷氢液化装置的液化效率较低的技术问题，实现有益效果：流路设计更合理有效，分流支路的设定避免了磁制冷氢液化装置中换热流体流动损失大、各级主动磁回热器热容量不匹配等问题，此外，分流出来的换热流体被用于预冷氢气，进一步提升了磁制冷氢液化装置的液化效率。氢液化装置的液化效率。氢液化装置的液化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种磁制冷氢液化装置


[0001]本专利技术属于制冷及低温
，尤其涉及一种可用于氢气液化的磁制冷氢液化装置。

技术介绍

[0002]随着科学技术发展与社会经济的进步，制冷及低温技术对人类社会发展的影响愈发重要。尤其是在低温领域，从航天探测器的低温系统，到远红外探测技术中的冷却装置和天然气、氢气的液化装置等，这都需要制冷及低温技术的大力支持。
[0003]磁制冷技术是一种新型的制冷方式，基本原理是磁热工质的磁热效应。磁制冷技术不需要使用氟氯烃等气体制冷剂，这避免了臭氧层破坏和温室效应等问题。磁制冷技术采用固体磁热材料作为制冷工质，利用磁热材料反复的励磁放热和退磁吸热过程，从而实现制冷目的。磁制冷技术具有小型紧凑、运动部件少、无污染、无噪音和潜在高效等优势，被广泛认为是一种绿色环保、对环境无污染的制冷技术。
[0004]磁热效应是磁热材料本身的固有属性，是指磁热材料在励磁或退磁过程中向环境释放或吸收热量的现象。磁热材料的磁矩在无附加磁场时是混乱无序的，当对磁热材料施加磁场后，磁热材料的磁矩开始变得有序，不再是以混乱无序形式存在，此时磁热材料的磁熵降低，自身温度升高，向外界放热；当去掉磁场时，磁热材料的磁矩又趋于混乱状态，此时磁热材料的磁熵增加，自身温度降低，从外界吸热。
[0005]居里温度是指磁热材料在磁场作用下发现相转变时的临界温度，也就是铁磁性或亚铁磁性转变为顺磁性的临界点温度。据研究表明，磁热材料在自身居里温度附近发生的磁热效应最强，最有利于发挥其制冷潜力；偏离居里温度越远的工作温度，磁热材料实际的磁热效应越小。因此，当磁制冷系统的制冷温跨较大时，仅凭一种磁热材料是难以满足的，需要使用多种不同居里温度的磁热材料来构建多层或多级磁制冷系统，这能保证各种磁热材料均能工作在自身居里温度附近，能更好的发挥磁热材料的制冷性能。
[0006]在氢气液化领域，磁制冷是一种具有广阔发展前景的小型高效的制冷技术。由于制冷温跨较大，如从液氮温度到液氢温度，磁制冷氢液化装置多采用多级结构逐级进行制冷，多级结构间通过流通管路进行连接，以实现磁制冷装置的连续制冷，最终达到液化氢气的目的。
[0007]相关技术中，目前的磁制冷氢液化领域，虽然已研制出部分磁制冷装置，但仍存在着制冷流路单一，流动损失大，热容量不匹配和液化效率低等问题。
[0008]因此，在磁制冷氢液化领域，亟需构建一种具有高效流路系统的磁制冷氢液化装置。

技术实现思路

[0009]为解决上述
技术介绍
中提到的至少一个问题，本专利技术的目的在于，提供一种磁制冷氢液化装置。
[0010]本专利技术通过如下技术方案实现：
[0011]一种磁制冷氢液化装置，包括：多个主动磁回热器，所述多个主动磁回热器从第一端至第二端依次顺序排列且每个主动磁回热器中填充的磁热材料依次增多，每个主动磁回热器之间均通过第一管路和第二管路连通；
[0012]主活塞，所述主活塞的左腔体通过第三管路连通于第一端的主动磁回热器，右腔体中充有换热流体且通过第四管路连通于第二端的主动磁回热器；
[0013]高温换热器，所述高温换热器用于对所述换热流体预冷，所述高温换热器的一端通过第五管路连通于第二端的主动磁回热器，另一端通过第六管路连通于所述第四管路；
[0014]低温换热器，所述低温换热器用于对氢气进行液化，所述低温换热器的一端通过第七管路连通于第一端的主动磁回热器，另一端通过第八管路连通于第三管路；
[0015]其中，每个所述第一管路上均设有第一控制阀，每个所述第二管路上均设有第二控制阀，所述第三管路、第四管路的气体流向第二端，第五管路、第七管路的气体流向第一端，当所述第三管路和第四管路通路时，所述第一控制阀关闭、第二控制阀打开，当所述第第五管路和第七管路通路时，所述第一控制阀打开、第二控制阀关闭。
[0016]在一个实施例中，每相邻两个主动磁回热器之间还设有分流装置，所述分流装置包括：分流换热器和分流活塞，所述分流换热器的一端通过第九管路连通于用于连接相邻的两个主动磁回热器的第一管路，另一端通过第十管路连接于所述分流活塞的左腔体；所述分流活塞的左腔体通过第十一管路连通于用于连接相邻的两个主动磁回热器的第二管路；每个所述第九管路与第一管路的连接处位于对应的第一控制阀靠近第二端的一侧，每个所述第十一管路与第二管路的连接处位于对应的第二控制阀靠近第二端的一侧；所述第九管路和第十一管路上设有第三单向阀，使得第九管路流向朝向分流换热器、第十一管路的流向背向分流活塞，所述第九管路位于第三单向阀和分流换热器之间的位置设有压力调节阀。
[0017]在一个实施例中，所述主动磁回热器有三个，所述分流装置有两个。
[0018]在一个实施例中，所述第三管路和第四管路上设有第一单向阀，所述第五管路和第七管路上设有第二单向阀；所述第三管路上的第一单向阀位于第八管路和第三管路的连接处与第一端的主动磁回热器之间，所述第四管路上的第一单向阀位于第六管路和第四管路的连接处与第二端的主动磁回热器之间。
[0019]在一个实施例中，当所述主活塞的活塞向右推动时，所述第一控制阀打开，所述第二控制阀关闭；当所述主活塞的活塞向左推动时，所述第一控制阀关闭，所述第二控制阀打开。
[0020]在一个实施例中，所述第一控制阀和第二控制阀为电磁阀。
[0021]在一个实施例中，还包括驱动电机，所述驱动电机用于根据驱动指令驱动所述主活塞和分流活塞的活塞向左或向右运动。
[0022]在一个实施例中，还包括控制器，所述控制器用于控制所述第一控制阀和第二控制阀的通断、控制压力调节阀的压力调节，向驱动电机发送驱动指令。
[0023]在一个实施例中，所述主活塞和分流活塞均为水力活塞。
[0024]在一个实施例中，还包括磁体系统，所述磁体系统包括永磁体组或超导磁体组，其N极和S极分别设置于多个主动磁回热器的两侧。
[0025]本专利技术的有益效果是：本专利技术的磁制冷氢液化装置，解决现有相关技术中已有的磁制冷氢液化装置的流路系统单一，换热流体流动损失大，且各级主动磁回热器的热容量也不匹配，从而导致整个磁制冷氢液化装置的液化效率较低的技术问题，实现有益效果：流路设计更合理有效，分流支路的设定避免了磁制冷氢液化装置中换热流体流动损失大、各级主动磁回热器热容量不匹配等问题，此外，分流出来的换热流体被用于预冷氢气，进一步提升了磁制冷氢液化装置的液化效率。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1是根据本专利技术的实施例的磁制冷氢液化装置的整体结构示意图；
[0028]图2是根据本专利技术的实施例的磁制冷氢液化装置的磁体系统的布局结构示意图；
[0029本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁制冷氢液化装置，其特征在于，包括：多个主动磁回热器，所述多个主动磁回热器从第一端至第二端依次顺序排列且每个主动磁回热器中填充的磁热材料依次增多，每个主动磁回热器之间均通过第一管路和第二管路连通；主活塞，所述主活塞的左腔体通过第三管路连通于第一端的主动磁回热器，右腔体中充有换热流体且通过第四管路连通于第二端的主动磁回热器；高温换热器，所述高温换热器用于对所述换热流体预冷，所述高温换热器的一端通过第五管路连通于第二端的主动磁回热器，另一端通过第六管路连通于所述第四管路；低温换热器，所述低温换热器用于对氢气进行液化，所述低温换热器的一端通过第七管路连通于第一端的主动磁回热器，另一端通过第八管路连通于第三管路；其中，每个所述第一管路上均设有第一控制阀，每个所述第二管路上均设有第二控制阀，所述第三管路、第四管路的气体流向第二端，第五管路、第七管路的气体流向第一端，当所述第三管路和第四管路通路时，所述第一控制阀关闭、第二控制阀打开，当所述第第五管路和第七管路通路时，所述第一控制阀打开、第二控制阀关闭。2.根据权利要求1所述的磁制冷氢液化装置，其特征在于，每相邻两个主动磁回热器之间还设有分流装置，所述分流装置包括：分流换热器和分流活塞，所述分流换热器的一端通过第九管路连通于用于连接相邻的两个主动磁回热器的第一管路，另一端通过第十管路连接于所述分流活塞的左腔体；所述分流活塞的左腔体通过第十一管路连通于用于连接相邻的两个主动磁回热器的第二管路；每个所述第九管路与第一管路的连接处位于对应的第一控制阀靠近第二端的一侧，每个所述第十一管路与第二管路的连接处位于对应的第二控制阀靠近第二端的一侧；所述第九管路和第十...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振兴，沈俊，郑文帅，刘俊，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：