Теоретическое сравнение эффективности работы двух видов рабочих тел магнитных рефрижераторов для сжижения природного газа

Проведено сравнение двух разных геометрий теплообменников — рабочих тел для криогенных магнитных рефрижераторов: пластинчатого теплообменника и шаровой упаковки. При помощи теории подобия и уравнений нестационарного теплового потока была промоделирована работа выбранных теплообменников, выполненных на основе гадолиния и его твёрдых растворов R-Gd. Установлено, что благодаря улучшенной динамике теплового потока шаровая упаковка обеспечивает более высокую скорость теплопередачи, чем это может быть достигнуто в пластинчатых регенераторах, но в то же время пластинчатые теплообменники с толщиной пластин 100 мкм превышают производительность теплообменника в виде шаровой упаковки на 50% из-за более низкой пористости и, как следствие, большего количества магнитокалорического материала в случае использования воды в качестве теплопередающей жидкости. В случае с метаном выигрыш на порядок в холодильной мощности обусловлен увеличенной скоростью теплопередающей среды в теплообменнике, что позволяет эффективно отобрать всё генерируемое тепло от рабочего тела.