Magnetokalorinen ilmiö, sovellukset?

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Lainaus:
Magneettijäähdytys perustuu magnetokaloriseen ilmiöön, joka havaittiin 1881. Sen mukaan magnetisoituva kappale lämpenee joutuessaan magneettikenttään ja jäähtyy poistuessaan siitä.

Magnetokalorinen ilmiö puolestaan selittyy termodynamiikan laeista. Niiden mukaan epäjärjestyksen määrä suljetussa järjestelmässä on vakio. Jos esimerkiksi rautatanko lämpöeristetään ja viedään magneettikenttään, sattumanvaraisessa järjestyksessä olevat rauta-atomit järjestyvät samansuuntaisiksi. Tämän järjestyksen vastapainoksi syntyy epäjärjestystä raudan kidehilan värähtelynä, jolloin tanko lämpenee. Kun magneettikenttä poistetaan, rauta-atomit palaavat epäjärjestykseen ja tanko taas jäähtyy.

Magnetokalorinen ilmiö jäähdyttää jääkaappia nelivaiheisessa prosessissa. Ensin kestomagneetti magnetisoi jäähdytinmagneetin, jolloin se lämpenee. Lämpö poistetaan lämmönvaihtimella, jolloin tuloksena on jäähdytinmagneetti, joka on sekä magneettinen että kylmä.

Kun magneettisuus poistetaan, jäähdytinmagneetti kylmenee edelleen. Sitten toinen lämmönvaihdin tuo magneettiin lämpöä jääkaapista, jolloin sisätila viilenee. Lämmönvaihtimien välillä kiertävä jäähdytysneste johtaa lämmön kaapin ulkopuoliseen lauhduttimeen.

Magneettijääkaapin vähäinen sähkönkulutus perustuu siihen, että magnetokalorinen ilmiö on reversiibeli eli ennalleen palautuva prosessi. Energiaa ei häviä jäähdytinmagneetin magnetisoituessa eikä magneettisuuden poistuessa."

Onko tällä tekniikalla mitään käytännön sovelluksia tullut kellekkään vastaan? Ymmärrän homman fysiikan suunilleen. Mutta en tajua, miksi epäjärjestykseen joutunut rautapala jäähtyy, kun magnetoituminen poistetaan? Ja miten poistaminen tehdään. Tuleeko tästä energiatehokkaampi tapa siirtää lämpöä paikasta toiseen?

Kommentit (2)

Vierailija

Kompressorien sähkömoottoreihin tulee kestomagneetteja. Tulevaisuudessa koko jäähdytyskoneisto voi olla magneettinen, jolloin sähkönkulutus jäisi puoleen kompressorikaapista.

Uuden kaapin pohjana on vanha magnetokalorinen ilmiö. Se tarkoittaa tiettyjen materiaalien jäähtymistä tai kuumenemista magneettikentän vaikutuksesta.

Yhdysvalloissa Amesin laboratorio kehitti 1990-luvulla materiaaleja, jotka toimivat huoneenlämmössä ja reagoivat kestomagneettiin. Yksi tekninen toteutus on pyörä, jonka kehä on valmistettu gadoliniumpohjaisesta magnetokalorisesta seoksesta. Kehä kulkee ensin magneettikentän läpi ja kuumenee. Lämpö johdetaan ympäristöön vesijäähdytyksellä. Jättäessään magneettikentän materiaali jäähtyy entisestään ja jäähdyttää jääkaapissa kiertävää kylmäainetta.

Beijingin yliopiston magneettitutkijan, professori Xu Guangxianin laboratorio taas kehitti muutama vuosi sitten uuden magnetokalorisen materiaalin. Baotoussa, Sisä-Mongoliassa, toimii harvinaisten maametallien instituutti Brir. Sen edustaja arvioi Science-lehdessä syyskuussa, että magneettijääkaappi tulee markkinoille muutaman vuoden kuluttua.
http://www.tiede.fi/artikkeli/1187/neom ... i_maailman

Vierailija

"Tulevaisuudessa koko jäähdytyskoneisto voi olla magneettinen, jolloin sähkönkulutus jäisi puoleen kompressorikaapista."

Tarkoittaako tämä sitä, että jääkaapin COP (hyöty )on magnetokalorisella periaatteella toimivalla lämpöpumpulla 6 ? Oletus, että normaalin kylmäprosessin hyöty on 3. ja päteekö tähän Carnot`n laki kuitenkin?

Ilmeisesti magnetoitava materiaali, joka jäähtyy, tulee olla jäännösmagneetisuudeltaan hyvin pientä.

Uusimmat

Suosituimmat