Θερμοδυναμική Συμπεριφορά Αναγεννητή AMR Μαγνητικού Ψύκτη

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως σκοπό την υλοποίηση ενός μαθηματικού μοντέλου υπολογισμού της θερμοδυναμικής συμπεριφοράς του αναγεννητή AMR ενός μαγνητικού ψύκτη. Η υλοποίηση του παραπάνω μοντέλου πραγματοποιείται με τη χρησιμοποίηση του λογισμικού πακέτου Matlab. Επίσης, πέραν από τη θερμοδυναμική συμπεριφορά του αναγεννητή επιτυγχάνεται μια προσπάθεια βελτιστοποίησης ορισμένων παραμέτρων λειτουργίας του όπως είναι η συχνότητα λειτουργίας της μαγνητικής συσκευής, το ψυκτικό φορτίο του αναγεννητή, η παροχή μάζας καθώς και του συντελεστή ψυκτικής απόδοσης (COP). Προτού, όμως ξεκινήσει η υλοποίηση κρίνεται απαραίτητο να δοθεί η σωστή ερμηνεία και η περιγραφή του φαινομένου της μαγνητικής ψύξης. Γίνεται λοιπόν, μια ιστορική αναδρομή στην ανακάλυψη αυτού του φαινομένου και κατόπιν παρουσιάζονται οι σημαντικότερες μαγνητικές ψυκτικές συσκευές που έχουν κατασκευαστεί όλα αυτά τα χρόνια. Επίσης, περιγράφεται αναλυτικά η μαγνητοθερμιδική επίδραση, πάνω στην οποία στηρίζεται η λειτουργία όλων των μαγνητικών ψυκτικών συσκευών. Παρουσιάζονται διαγράμματα για την καλύτερη κατανόηση του φαινομένου, ενώ παράλληλα αναλύονται και οι εξισώσεις που τη διέπουν. Στη συνέχεια δίνεται μια πλήρης περιγραφή του κύκλου του ενεργού μαγνητικού αναγεννητή, καθώς και των θερμοδυναμικών εξισώσεων που διέπουν τον AMR. Έπειτα και από την υλοποίηση του υπολογιστικού μοντέλου ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή των μαγνητών που χρησιμοποιούνται στις ψυκτικές συσκευές και διάφοροι τρόποι υπολογισμού του βέλτιστου μαγνητικού σχεδιασμού. Τέλος, γίνεται μια αναφορά σε μελλοντικές εφαρμογές που μπορεί να επιτύχουμε με την μαγνητική ψύξη.

In the following dissertation is examinated the thermodynamic behaviour of an AMR regenarator of a magnetic refrigerator. It contains 7 chapters where explained the utillity of the magnetic refrigeration and also how the regenerator behaves is such a system. Furthermore, is given a review of all the magnetic devices since 1970 and also future developments about that application.