اخبار
در حال خواندن
دانلود مقاله سیکل تبرید مغناطیسی
0

دانلود مقاله سیکل تبرید مغناطیسی

توسط Rpizh۱۴ آبان, ۱۳۹۵

تبرید مغناطیسی را میتوان پاسخهای دمایی مواد مغناطیسی به میدان مغناطیسی اعمال شده تعریف نمود که اثر واضح آن تغییر دماست . این نوع تبرید در دمای اتاق میتواند به عنوان یک جایگزین خوب برای تبرید تراکمی به حساب بیاید ، چرا که این سیستم از گازهای گلخانه ای استفاده نمیکند و کارایی بالاتری هم دارند.

تبرید مغناطیسی در سال ۱۸۸۱ به وسیله ی امیل گابریل واربورگ کشف شد .این فیزیک دان آلمانی اثر مغناطیس –گرمایی را در یک نمونه آهن خالص کشف کرد . او مشاهده کرد که وقتی نمونه ، در معرض میدان مغناطیسی قرار میگیرد ، به اندازه ی چند هزارم کلوین گرم میشود و وقتی از این میدان خارج میشود به دمای قبلی برمیگردد.

پس از این کشف ، دانشمندانی همچون ادیسون و تسلا در این زمینه آزمایشهایی انجام دادند اما پیشرفت اصلی در این زمینه در سال ۱۹۲۰ تحقق یافت و تبرید به وسیله ی حذف آدیاباتیک خاصیت مغناطیسی در ماده ی فرومغناطیس به طور مستقل توسط دبیه (۱۹۲۶) و ژیاک (۱۹۲۷) ارائه شد. در سال ۱۹۹۷ اولین نمونه عملی تبرید مغناطیسی برای سرد سازی تا دماهای نزدیک به دمای محیط توسط کارل گشنایدر به نمایش درآمد و نهایتا در سال ۲۰۰۱ اولین یخچال با دمای نزدیک به دمای محیط توسط آهنرباهای دائمی ساخته شد.

تبرید مغناطیسی ، یک تکنولوژی سردسازی بر اساس اثر مگنتوکالریک(MCE) میباشد که میتواند برای رساندن به دماهای پایین مورد استفاده قرار بگیرد. در مقایسه با تبرید تراکمی ، تبرید مغناطیسی امن تر ، آرامتر ، جمع و جور تر ، پربازده تر ، و دارای خطرات زیست محیطی بسیار کمتر میباشد.

مقدار MCE یک ماده به وسیله ی تغییر دمای آدیاباتیک Tad که به دنبال تغییر میدان مغناطیسی به وجود می آید معین می شود . طبیعت MCE در یک ماده جامد در اثر تغییر آنتروپی که به دنبال هم جهت شدن اسپین الکترون های ماده با میدان مغناطیس است ، پدیدار میشود. در اغلب اتمها و یونها ، اثر مغناطیسی حاصل از حرکتهای اسپینی و مداری الکترونها همدیگر را خنثی میکنند ، به طوری که اتم یا یون خاصیت مغناطیسی از خود نشان نمیدهد . اما در بعضی اتمها این اثرها خنثی نمیشوند و اتم در کل ، یک گشتاور دوقطبی مغناطیسی را داراست . این یونها را میتوان در میان عناصر واسطه جدول تناوبی مانند Mn ++ و خاکهای نادر مانند گادولینیم ( Gd+++) و اکتینید ها مانند U+++ یافت.

هنگامی که یک ماده ی گرما مغناطیسی در معرض میدان مغناطیسی نیرومندی قرار میگیرد ، حرکات فرضی الکترونها درون ماده با این میدان هم راستا میشوند . این بدان معناست که میدان مغناطیسی ، حرکات الکترونها را به صورتی که از لحاظ ترمودینامیکی مرتبه بالاتر و سطح انرژی پایینتری دارد تنظیم میکند. انرژی آزاد شده در طی این فرآیند باعث افزایش دمای ماده میشود .با کاهش شدت میدان مغناطیسی ،حرکات الکترونی ،به حالت تصادفی تر و پر انرژی تر خود بازمیگردند .به این ترتیب از ماده گرما میگیرند و باعث کاهش دمای آن میشوند

سیکل تبرید مغناطیسی ، مشابه سیکل کارنو است ، با این فرق که به جای افزایش و کاهش فشار ، افزایش و کاهش شدت میدان مغناطیسی خواهیم داشت.

یکی از کاربرد های اصلی سرمایش مغناطیسی برای مایع کردن گاز طبیعی است .از این سیستم برای مایع کردن هیدروژن نیز میتوان استفاده کرد .

مزایا و معایب سیستم تبرید مغناطیسی به شرح زیر است :

مزایا :

فن آوری بدون استفاده از مبرد مرسوم است

فناوری noiselessly که یک مزیت در زمینه هایی مانند برنامه های کاربردی پزشکی است

صرفه جویی در مصرف انرژی بیشتر است .

چرخه ای نزدیک به فرآیند کارنو دارد .

طراحی ساده و هزینه نگه داری پایین

معایب :

حفاظت بسیار زیاد از قطعات الکترونیکی

قدرت آهنرباهای دائمی محدود است و آهنرباهای ابررسانا پر هزینه اند

تغییرات دما محدود است . بهره وری دستگاههای چند مرحله ای با انتقال حرارت بین مراحل کاهش می یابد

نتیجه گیری :

سرمایش مغناطیسی فناوری ای است که از لحاظ زیست محیطی ایمن بوده و خطرات سیکل تبرید تراکمی را ندارد.همچنین بازده آن ۲۵% از نوع تراکمی بالاتر است.اما آنچه که کمک میکند تا این سیستم سرمایش به صورت تجاری ، و بیشتر در دسترس قرار گیرد ، به دست آوردن محدوده وسیع تر دماست .

نویسنده: مهندس سعید نورزاده

واکنش شما چیست؟
I like it
100%
interested
0%
Hate it
0%
What
0%
درباره نویسنده
Rpizh
Mechanical Engineer

پاسخ بدهید