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.

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．

基于磁热效应原理，采用颗粒Gd作为磁工质，水为换热流体，并结合活性蓄冷器的换热特点对往复式室温磁制冷系统的换热性能进行试验分析。试验工况包括：在室温18℃下，基于不同磁场移动速度（40，70，100，130和160 mm/s），研究不同“冷热吹”时间（500，600，700，800和900 ms）对圆柱型活性蓄冷器的换热性能的影响。测量了在不同工况条件下蓄冷器冷热端温度的变化，分析了圆柱型活性蓄冷器换热性能系数。研究表明，当磁场移动速度为160 mm/s时，“冷热吹”时间700ms所对应的冷端最低温度可达到5.2℃，且对应的活性蓄冷器的换热性能系数最大，趋近于0.55。