本期小编分享一下余热制冷和磁制冷，感兴趣的一起来学习吧。
本期小编分享一下余热制冷和磁制冷，感兴趣的一起来学习吧。
余热制冷是利用生产过程中的气体或废气、废液，以及某些动力机械排出的热量作能源，驱动压缩式或吸收式制冷机制冷的技术。
它是一种吸收式制冷。这种热能主要是低位热能，是靠消耗热能采作为补偿的。它用溴化锂作为工质的吸收式制冷。溴化锂溶液只是吸收剂，其中水才是真正的制冷剂，利用水在高真空下低沸点汽化，吸收热量达到制冷目的。
余热制冷方式较多，以汽车预热制冷技术为例：有喷射式，吸收式，混合式等方式。
余热驱动吸收式制冷装置以溴化锂水溶液为工质，各换热器独立安装于车厢底板下且位于同一平面内，利用特殊设计的连接管道连接形成密闭回路，合理利用车上的有限空间，解决现有汽车发动机余热驱动吸收式制冷设备因体积和重量过于庞大而无法应用于车辆上的问题。
由蒸汽喷射器、蒸发器和冷凝器（即凝汽器）等设备组成，依靠蒸汽喷射器的抽吸作用在蒸发器中保持一定的真空，使水在其中蒸发而制冷。
1 、韩国忠北大学提出的高低温双热电发生装置的余热回收系统，可提高燃油经济性 10% 以上。试验证明在室温 30 ℃的环境下， 4 cm × 4 cm Bi2Te3 热电模块高温端在 100 ℃～ 200 ℃时，能产生 6.7 V/3.39 A ； 1.44 ～ 5.68 W 的电能。在改善燃油经济性和混合动力汽车的研究方面发挥了巨大的潜力。
2 ）、 Ford 汽车公司利用发动机废气余热发电技术设计了暖通空调系统（ HVAC ）来改善轻型车的舒适性，提高了能源的利用效率。该系统的能源利用系数设定在制冷系统 cop>1.3, 热泵系统 cop>2.3, 并且优化了热点转化材料的转换优值 ZT, 提高了热点转换效率。
目前，吸收式 / 余热制冷正在向着小型化、高效化的方向发展，各国对吸收式技术的开发研究主要集中在联合循环、余热利用、吸收式热泵、吸收和发生过程的机理研究、换热结构和换热表面、界面活性剂及缓蚀剂、机组优化设计及经济性分析、系统的特性仿真等方面。吸收式制冷已经成为制冷技术的主要发展方向之一，有着非常广阔的前景。
磁制冷就是利用磁热效应，又称磁卡效应的制冷。磁热效应是指融制冷工质在等温磁化时向外界放出热量，而绝热去磁时温度降低，从外界吸收热量。磁制冷技术中的制冷工质是固态的磁性材料。
电子有自旋磁矩和轨道磁矩，使得材料的原子带有磁矩。
不加磁场时，磁性材料内部磁矩的取向是杂乱无序的，此时材料的磁熵较大；施加磁场后，磁性材料被磁化，磁矩沿磁场方向排列，由无序变为有序，材料的磁熵减小，向外界放热；移除磁场时，磁性材料退磁，其磁矩又趋于无序，磁熵增大，从外界吸热，从而达到制冷目的。
我们看一个视频，详细了解以下磁制冷的基本制冷原理：
由于工质本身为固体材料以及可用水来作为传热介质，消除了因使用氟利昂、氨及碳氢化合物等制冷剂所带来的破坏臭氧层、有毒、易泄漏、易燃、易爆等损害环境的缺陷；
磁制冷的效率可达到卡诺循环的 30%~60% ，而气体压缩制冷一般仅为 5%~10% ，节能优势显著；
由于磁工质是固体，其熵密度远远大于气体的熵密度，因而易于做到小型化；
4、稳定可靠。
由于无需压缩机，运动部件少且转速缓慢，大幅降低振动与噪声，可靠性高，寿命长，便于维修。
从μ K 、 m K 直到室温以上均适用；在低温（制取液氮、液氦、液氢）领域和高温（特别是近室温）领域都有广泛应用前景；
2001 年美国宇航公司 (AstronauticsCooperation of America) 联合 Ames 实验室开发成功了采用永磁体提供磁场的回转式磁制冷机 , 成为第一台室温磁制冷的制冷机。当前，低温区（ 20 K 以下）磁制冷的研究已比较成熟并实用化。高温区磁制冷还处于试验研究开发阶段，目前 80 K 至室温的磁制冷技术是研究的热点。
研究出低成本且具有巨磁卡效应的材料以及利用 NdFeB 等永磁体产生外场（不用结构复杂而昂贵的超导磁体）是室温磁制冷关键。
1 、每次磁制冷循环所产生的温差还不够大，只有 1 ～ 3 K ，磁性材料磁熵太小；
2 、热交换速度不够快，使制冷周期延长，整个循环效率下降；
3 、室温条件下，不利用超导技术，仍利用电磁铁或稀土永磁材料产生磁场，则两磁极面总存在空气隙，进入磁场的磁制冷材料有限，这要求有绝热效果好的隔热层。
磁制冷技术在医药、生物、储藏、电力电子等行业领域具有重要应用前景。典型的应用案例是磁制冷技术可以实现半导体热电堆热端的散热，如图2所示。半导体热电堆的热端所散发的热量对环管中的局部磁性液体进行加热，在环管中形成热磁循环。流出热端的磁性液体再向周围空气散热，通过磁液的循环流动实现对半导体热电堆热端的散热，有效地提高半导体制冷器的制冷系数。不仅如此，该磁制冷装置还可以作为冷藏器和空调器，应用于家庭、宾馆、车辆、潜艇、航天器，也可应用于生物组织及医药的冷藏、半导体电子设备的冷却以及热电恒温控制器等。
此外，磁制冷技术也可应用于高效节能长寿命LED路灯的研发。图3是LED路灯制冷散热和恒温系统示意图。该系统在散热器上面设置气液转化空心腔，并将LED灯珠与其对应的磁工质分别安装在气液转化空心腔两侧的平面上，其中磁工质设有励磁装置。当工作温度超过70℃时，励磁装置对磁工质进行磁制冷工作达到散热的目的。当工作温度低于50℃时，励磁装置停止工作，而当工作温度低于LED抗冷极限时，励磁装置对磁工质进行不间歇等温励磁，又可以达到散热器恒温工作的目的。
值得一说的是：磁制冷技术要真正得以广泛应用 , 还需要在高性能磁性材料的开发、磁体和磁场结构的设计、蓄冷及换热技术的改进、磁制冷装置的设计等方面取得新的突破。
在极低温和液化氦等小型装置中，其高效、无污染、无噪声等众多特点使其在未来的太空开发和民用需要方面让人充满期待；在要求制冷源设备重量轻、振动和噪音小、操作方便、可靠性高、工作周期长、工作温度和冷量范围广的国防领域也有很好前景。
利用磁热效应（磁热体在磁场中放热，在磁场去除后吸热）制成磁制冷冰箱，具有静音工作、制冷效率高、结构简单、节电环保的性能特点。
开发磁制冷冰箱，需要采用的新材料包括磁热材料、绝热材料、热二级管材料、电磁材料。
磁制冷冰箱技术核心是安装在冰箱顶部的电子制冷器组件。它由磁热芯体、（围绕在芯体四周的）绝热层体、电磁铁、热二极管模组组成。当通过电磁铁给磁热芯体加上磁场时，磁热芯体放热。
这时，热二极管模组一是导热的，热二极管模组二是绝热的，热量通过模组一导出；当电磁铁断电，给磁热芯体加上的磁场去除时，磁热芯体吸热制冷。
这时，热二极管模组一是绝热的，热二极管模组二是导热的，这时磁热芯体变成了冰箱的制冷源。这个过程循环往复进行，磁热芯体就能够通过热交换，为磁制冷冰箱源源不断地提供冷气。
