室温磁制冷原理
1(磁热效应
磁性
材料
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在磁化时将伴随温度的变化，这种温度变化称为磁热效应。按照热力学的基本原理，系统产量变化时内能的变化为:
? dU,TdS，,HdM,PdV0
在忽略了体积效应后得到:
? d(U,TS,,HM),,SdT,,MdH00
由全微分关系得:
,S,M(),() ? ,T0H,H,T
因此:在等温情况下外磁场的变化引起的磁熵变为:
Hf,M,, S,dH,,,,0,,T,,HiH
对于绝大多数材料，系统的体积效应是可以忽略的。
同样，在绝热情况下磁系统在外磁场发生变化时的温度变化为:
HT,,f,,,,,,,d,,,0,HiC,T,,HH
对于普通顺磁材料，只有在绝对零度附近才有较大的温度效应，物理上就是外场可以较容易就能克服热扰动使磁系统有序排列。而在室温下，热扰动上了两个数量级，因此所要求的外场也就相应增加到数百个特斯拉，用这么高的磁场来做室温磁制冷当然是不现实的。有一类磁性介质，由于电子的交换作用,其内部的分子场非常大，以至于在室温下就能自己克服热扰动而使磁体系有序排列。这类材料叫铁磁工质。利用居里点在室温附近的铁磁材料做室温磁制冷是物理要求。
在绝热情况下，这种铁磁材料在加上磁场时磁系统有序排列，温度升高;减场时磁系统变成无序排列，温度降低。通常，即使用上几个T的磁场，一次温度效应也就10K或者稍多，远不能直接用来制冷。因此，必须使用蓄冷(也称回热)的方法来累积这种磁热效应。利用这种磁热效应，通过AMR方式将加场时的热量带走，同时将减场时的冷量也积累起来就可以实现室温磁制冷。
2(主动式磁蓄冷器AMR
最先实现连续制冷的是美国宇航局的BROWN。他在1976年用高达7T的磁场来磁化钆，并且使用酒精和水的混合物来做蓄冷剂。虽然这个系统经过50次循环后将高低温端的
温差拉大到48K，但因为钆板需要在蓄冷剂中来回移动，蓄冷剂中的温度场因此受到了破坏，故这种制冷方式注定是不可能实用的。
为了解决液体蓄冷的问题，1982年，Barclay和Steyert提出用固体蓄冷来代替液体即主动式磁蓄冷的概念。下图就是应用AMR机制的往复式室温磁制冷机结构。
具体的运行过程为:
1、磁性介质进入磁场后温度上升，换热流体从低温热源流过介质，流体将介质的热能
带到高温热源
2、磁性介质退出磁场后温度下降，换热流体从高温热源流过介质，流体在其热量传递
给介质后温度降低，再到达低温热源。
经过这样的过程反复，介质中的温度不再均匀，而出现从低温热源的温度到高温热源的温度的温度场，介质不断地在加场和减场时发生温度变化，而后又充当蓄冷器不断地将其热量送到高温热源、将其冷量送到低温热源，这样就实现了磁制冷。
我们的室温磁制冷大致也是利用这个装置原理实现的。图中使用气动装置驱动工质进出磁场。为了减小出场的阻力，便使装置平稳运行，采用了对磁体和对工质床的方式。磁体的可以产生大小为1.3T的磁场。磁性工质选用的是金属钆，量为112克,线度为0.15毫米。磁体工作空间大小为9x18x120。每个热源的容积大约为30毫升，里面是混有软物质的水。每次来回循环的载冷剂的量大约10毫升。运行周期为5秒。
该装置的特点有如下诸多方面:
1( 使用永磁体做工作磁体，为室温磁制冷可能的实用化工作打下基础
2( 使用的是主动式磁蓄冷器，采用特殊的水为载冷流体，可以有效提高其循环速度，
增加制冷量
3( 使用气动驱动、高性能的电磁阀和电子继电器保证循环的可靠性，高强度、低硬
度的软管解决了动静部分的连接。
4( 还解决了磁制冷工质的可换性即重复试验问题、运行状态的可调性等实验问题。
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