室温磁制冷工质的研发是决定室温磁制冷技术发展的关键因素之一,后者是一种高效、环保的新型制冷技术,应用前景非常广泛.本文介绍了磁性工质用于制冷技术的原理、磁性工质的选择依据、室温磁制冷工质的发展现状及活性蓄冷器的相关技术,并对室温磁制冷工质技术的发展进行了展望.

磁制冷循环是磁制冷技术中的重要环节,为磁制冷机的高效运行提供了理论基础.本文结合磁制冷循环的理论研究,详细介绍了磁制冷基本循环和活性蓄冷器(Active Magnetic Regenerator,AMR)循环,重点分析了影响循环的不可逆因素,并对磁制冷循环的发展进行了展望.

基于统计理论推导的铁磁材料的磁热参数,建立了不可逆回热式磁Brayton循环数学模型.对于顺磁材料作工质的情形,获得了循环放热量QH、制冷量QC、回热量及性能系数δCOP的表达式的解析解.以铁磁材料钆作工质为例,数值研究了循环室温区的制冷性能,考察了归一化温度α、回热不平衡量QR及磁化过程不可逆度η对循环有效制冷量Qeff,C及δCOP的影响,并获得了不同外部磁场H1条件下循环最大温跨δT,max.数值结果显示：Qeff,C随α的增加而增加;当α≥0.6或QR≥0时,循环均能获得良好的制冷性能;磁化过程的不可逆因素会使得δCOP迅速下降.

鉴于活性蓄冷器作为室温磁制冷核心部件，建立了活性蓄冷器二维复杂多孔介质模型，采用分子场理论计算励（退）磁过程磁性工质温度及磁熵变化，考虑了非Darcy效应、驻留流体、两相热扩散效应、热流边界效应及流体物性非定常的影响．采用有限差分法对两相能量方程进行离散求解．通过计算结果与实验结果的比较对模型进行了验证，认为所建模型能有效反映蓄冷器运行规律并模拟其内部温度分布．数值模拟结果显示：磁场强度变化为2．18T条件下蓄冷器内金属Gd在其居里点处的温度改变为1．85K；蓄冷器内部温度梯度明显，微元循环存在显著复叠现象；热流边界效应会导致蓄冷器制冷性能下降，流量较大时物性参数对制冷性能影响较大；在壁面热流通量为5W／m^2的条件下，蓄冷器获得的最大制冷量为201．8W，对应性能系数为4．79．

以立式多搁架陈列柜为研究对象，在一些基本假设的基础上，根据流体力学和计算传热学的基本方程，建立了立式多搁架陈列柜风幕及柜内空气流动和换热的二维数学模型，并运用SIMPPLER算法进行了数值计算，计算结果与实验结果基本符合，证明了模型的正确性。

室温磁制冷是磁制冷技术发展的必然趋势.本文介绍了近10年室温磁制冷研究的最新动态,分析了磁制冷循环理论研究的结果,详细说明了室温磁制冷材料和样机的新近成果,并对室温磁制冷的商业化应用前景进行了展望.