TTD rt Nn 204 5 nyetoklork lzemeler ve nyetk Soğutmnn Temeller gnetoclorc terl nd gnetc Refrgerton Bc noly AKDEİR*, Orhn EKREN, Ahmet YLANC Özet Bu çlşmd, mnyetoklork mlzemeler ve mnyetoklork etkye dynn mnyetk oğutm döngüü (mnyetoklork oğutm, KS) çklnmktdr. Gdolnyum gb ferromnyetk mlzemeler (tüm geçş metller ve Lntnt-er elemenetler) mnyetoklork etk götermektedr. nyetk ln mruz kln br ferromgnet, nm eğlm göterr vey tm ter, mnyetk ln kldrldğnd ferromgnet, oğum eğlmndedr, bun mnyetoklork etk denr. Bu etkden yrrlnrk, mnyetk oğutm (S) tem oluşturulmktdr. KS tem, konvenyonel buhr kştrml oğutm çevrmlerne göre; dh verml ve çevre dotu br temdr. Teork olrk, bu tem çn performn kty (COP) Crnot vermnn %30-60 n ulşmktdr. nyetk oğutm tem le brlkte, ürekl ve düşük değerl mnyetk ln kullnrk od cklğ cvrnd oğutm çn tcr br chz oluşturmk mçlmktdr. Bu mkle, bşlc; mnyetoklork etkye (KE) dynn mnyetk oğutm ve bu temlerde kullnlblecek oln mnyetoklork mlzemelere odklnmştr. Anhtr Kelmeler: nyetoklork lzeme, Ferromnyetzm, Od Scklğ Cvrndk Soğutm, nyetk Soğutm. Abtrct n the tudy, mgneto clorc mterl nd mgnetc refrgerton (mgneto clorc refrgerton, CR) cycle, whch be on mgneto clorc effect re repreented. The ferromgnetc mterl (ll trnent metl nd lnthnde-ere element) uch Gdolnum (Gd) demontrte the mgneto clorc effect. The mgneto clorc effect when the mgnetc feld ppled, the mterl Ferro mgnet tend to heted up, nd vce ver. Uge of th effect, mgnetc refrgerton conttuted. The CR ytem n envronmentlly frendly nd more effcent thn conventonl refrgerton cycle ytem bed on vpor compreon. The coeffcent of the performnce (COP) for the ytem reche 30-60% of Crnot effcency n theoretcl. gnetc refrgerton beng purued ung low mgnetc feld ner room temperture n hope of enblng commercl devce ung permnent mgnet the feld ource. Th rtcle mnly focue on the mgnetc refrgerton on the b of the mgneto clorc effect nd the mgneto clorc mterl. Key word: gnetoclorc terl, Ferromgnetm, Ner-Room Temperture Refrgerton, gnetc Refrgerton.. Grş Günümüzde kullnln konvenyonel buhr kştrml oğutm temler, ev uygulmlr ve büyük tcr uygulmlr çn yygn olrk kullnlmktdr. Bun rğmen, konvenyonel buhr kştrml oğutm temlernn tükettğ enerj mktr ve kullnln oğutucu kşknn (CFC vb.) çevreye oln zrrlrndn doly, oğutm uygulmlrnd lterntf yöntem ryşlr ürmektedr. Bun bğl olrk, bu yöntem ryşlrnd gelştrlmekte oln nyetk Soğutm Stemler üzerne Ar-Ge çlşmlr ürdürülmektedr. nyetk oğutm tem, ferromnyetk y d prmnyetk mlzemenn mnyetoklork etk göterme ve bu etknn, br eşnjörü çernde trnfer kşkn kullnlrk, ortmdn lşverşn ğlm en dynr. nyetoklork etk özellğ tşyn br mlzeme, mnyetk ln uygulndğnd, mnyetk momentlernn, uygulnn mnyetk ln prlel yerleşmenden doly nm; mnyetk ln kldrldğnd e mnyetk momentlernn dzlm ek hlne döndüğü çn oğum eğlm göterr. nyetoklork etky göteren mlzemeler rnd en verml, Sndemn trfndn ypln termodnmkel heplm ve deneylere göre Gdolnyum ve bleşklerdr. [].
6 TTD rt Nn 204 nyetoklork etk, lk olrk 88 ylnd, Almn fzkç Eml Gbrel Wrburg trfndn demr örneğnn, mnyetk ln çerne konulm le mk (ml Kelvn) mertebende np, mnyetk lndn çkrldğ zmn e ek cklğn tekrrdn oğuduğu keşfedlmştr[2]. Brbrnden bğmz olrk Debye, 926, Guque e 927 ylnd, prmnyetk tuzu mnyetk ln çernde kullnrk, ternr proe oluşturup; şrdüşük cklklr ulşblen mnyetoklork etk çlşmlr ürdürmüşlerdr. nyetk oğutm le lgl lk deney e Guque ve cdougll trfndn 933 ylnd hyt geçrlmş olup; kullnln teknoloj le K nn ltndk cklk değerlerne kdr oğutm elde edlmştr. Günümüzde e mnyetk oğutm le, bt teknolojler kullnrk, şrdüşük cklk değerlerne ulşblmektedr. Od cklğn ykn mnyetk oğutm uygulmlr, konvenyonel buhr kştrml oğutm temlerne krş öneml br lterntf oluşturmktdr. Bu durum, çevrmde oğutucu gz olmmndn çevre dotu olmndn, bt dzyn, düşük şletm mlyetnn czp olmndn ve temde düşük verml bleşenler olmdğndn (konvenyonel oğutm temlerndek kompreör vb.) enerj vermllğnn yükek olmndn, gürültüüz çlşmndn ve dh düşük bnç değerlerne neblmenden kynklnmktdr. [3,4,5] Bu vntjlrn yn r, mnyetzedemnyetze olm döngüünde trnfer gerçekleştrebldğnden, tem üzernde çeştl modfkyonlr yprk yükek verm değerlerne ulşlblmek mümkündür. [6] nyetoklork mlzemelern rştrlm, 970 l yllrn ortlrnd önem kznmş olup; 976 ylnd Brown trfndn ypln deneyler onucu, lk od cklğn-ykn (47 K cklk frk elde ederek) mnyetk oğutm tem oluşturulmuştur. [7] 982 ylnd, Brcly ve Steyert, Aktf mnyetk oğutucu (AR) tem gelştrmş ve bu çlşm le, modern oğutm konuund lk kez ptent lmştr. [8] 998 ylnd, Ame Lbortuvr ve Hvclk - Uzy Kurumu (Atronutc Corporton) trfndn ortk br çlşmyl oluşturulmuş oln bşk br ktf mnyetk oğutm tem (AR) le 5 T lk mnyetk ln değerl mgnet kullnlrk, od cklğndk cklk dğlm 2 K, performn kty (COP) 6.6 ve oğutm kpte 550 W ulşn onuçlr elde edlmştr [9]. 200 ylnd yn şbrlğ trfndn, 2. ve 3. jeneryon mnyetk oğutm temler gelştrlmştr. Bu temler özetlenecek olur; knc jeneryond,.5 T lk devml br mgnet kullnlmş ve bu yede 50 W lk br oğutm gücü le 25 o C değernde cklk dğlm elde edlmştr. Üçüncü jeneryon mnyetk oğutm temnde e rotyon hreket gerçekleştren k det.5 T lk mgnet kullnlmş ve 840 W değernde br oğutm gücü le 0 o C değernde cklk dğlm elde edlmştr. [0] Ypln bu çlşmlr kpmnd, mnyetk oğutmd kullnln phl ve kontrolü zor elektromgnet, üperletken kullnmnn gerekl olmdğ kntlnmştr. Bu durum, mnyetk oğutmnn ev ve tcr uygulmlr oln uygunluğu gözönüne erlmektedr. [] Son zmnlrd, mnyetk oğutm üzerne ypln çlşmlr göre mnyetk oğutucu ve kşkn, rejenertör kullnm, dzyn ve morfoloj [2,3], bunlr ek olrk döngü frekn [4,5] ve mnyetk ln değer çn de optmzyon gerçekleştrlmektedr. Bunlrl eş zmnl olrk, oğutucu çlşmlr, yen gelştrlen mnyetk fz geçşler ve durumdk mnyetoterml özellkler çn çlşmlr ürdürülmektedr. Temel olrk en öneml özellkler, mnyetk ve terml htere döngüü, terml letkenlk, korozyon özellkler ve mknlştrlblmedr. Soğutm mkn rştrmlrnd, oğutucu morfoloj, mkroyp ve mnyetoklork özellklernn de etk ydnmmldr. [6] Bu çlşm kpmnd, mnyetoklork etk konept, mnyetoklork mlzemeler, mnyetk oğutm elr, termodnmkel yklşm, konvenyonel buhr kştrml oğutm tem le krşlştrm, vntjdezvntj değerlendrme ve bugüne kdr ypln rştrmlr rdelenmştr. 2. nyetoklork Etk nyetoklork etk (KE), mnyetk mlzemelern ç özellğ olrk kendn götermektedr. Bu etk, mlzemeye dş mnyetk ln uygulndğnd y d kldrldğnd y borbe etme y d yym en dynr. nyetk ln uygulm le mlzemenn mnyetk entrop değer zlr ve mnyetk oğutm temnden ortm doğru zoterml olrk
TTD rt Nn 204 7 yylr. Y d bu proen tm ter olrk, mnyetk ln kldrldğnd, mnyetk entrop rtr ve ortmdn çeklr, yn mnyetk oğutucu trfndn dybtk olrk borbe edlr. N Sck nyetk mlzeme Soğuk fc" İ- r< lyeme mnyetye edlmş r *v JuT beme ouoyetyc edlmemş > Şekl. : CE Proe ) mnyetzm b) demnyetzm [7] KE, Şekl ve 2 le dh y çklnblr. Şekl de mnyetk ln çerne gren br mnyetoklork (ferromnyetk) mlzemenn, ortml lşverş görülmektedr. Burd, mnyetk ln uygulndğnd; mnyetk momentlern uygulnn mnyetk ln prlel yerleşmenden doly, mlzeme nr, y d tm ter olrk; mnyetk lndn çkrln ferromnyetk mlzemenn mnyetk moment dzlm ek düzenzlğne kmen döner, bu nedenle de mlzeme oğumy bşlr. [7] Şekl Bt=0 V T S; -cont AS* C 8, >Bt P» * İl onlr otherml proce. AS * q (Şu>S) S > BJ 0 = 0 t. * İT order Adbtc proce: ATo 0 (T >To> Şekl 2. : KE d mnyetzm demnyetzm proe [7] 2, mlzemenn dş mnyetk ln uygulnm ve kldrlm durumundk mnyetk moment yönlern ve proelern özellkler hkknd blg ednmemz ğlr. nyetk oğutm döngüü, zoterml mnyetzm hl ve dybtk demnyetzm hl olrk k şm çerr. KE, mnyetk ln yoğunluğu ve cklk rnd kuvvetl br fonkyonel lşk vrdr. Scklğn belrl br değernn ltnd vey ütünde, mnyetk ln uygulnmdn ble mlzeme çerndek mnyetk momentler kendlğnden düzene grer y d düzenzleşr. Bu cklk değer, her mlzeme çn frkllk göterr ve Cure cklğ olrk dlndrlr. KE de düşük cklk elde etmek, mlzemenn bulunduğu düşük entrop hl le lşklendrlr. Br mddenn krtl ypndk terml düzenzlk ve pnlerndek ynlş yönelm mnyetk düzenzlk le oluşn ttreşmler mlzemenn entropne ktk ğlr ve bu ttreşmlerden doly oluşn entrop, mlzemenn düzenzlk hln krkterze eder. nyetoklork mlzemeye uygulnck oln mnyetk ln bğl permeblte değer le rttrlblr, bu değer boşlukt 0 = 4 x 0-7 T ma olrk verleblr. Permeblte, mnyetk ln uygulndğnd [8, 9] mnyetkleşme derece olrk dlndrlr. Htere, br proen yol y d orn bğllğdr. Bu bğllk, temn brden fzl şmd bulunmndn doly oluşur. nyetzm-demnyetzm durumund oln htere döngüü Şekl 3 te verlmştr. Bu noktd, k öneml krktertk durum nltlmldr; Retentvte: (Remnence) mlzemenn mnyetk doym ndükyonun krşlk gelen yerleşk k yoğunluğu (redul flux denty) dur. Bşk br deyşle, mnyetk ln fr olduğu zmn, mlzemenn çernde rtm olrk kln mnyetk k yoğunluğu olrk tnmlnblr. Coercvte: lzeme çernde kln mnyetk k yoğunluğunun (retentvte) fr olm çn gereken ter mnyetk ln mktrdr [6,7,8,9,20]
8 TTD rt Nn 204 -H gnetzng Force m Oppote Drecton Coerwty Relentvty Şekl 3. : Htere Döngüü [8] 3. nyetoklork lzemeler ve Ferromnyetzm nyetoklork etkden y br şeklde yrrlnblmek çn, ortm cklğnd büyük entrop değşm götereblecek, düşük cklk ve düşük mnyetk ln değernde çlşblecek mlzemeler gerekmektedr. En öneml mnyetoklork mlzemeler; tüm geçş metller, lntnt er elementler (Gd vb.) dr. nyetoklork mlzemeler rnd özellkle ferromnyetk mlzemeler öneml yer tutr [2] Ferromnyetzm: demr, nkel, koblt ve bz doğl mddelern (Gd vb.) göterdğ eşz br ntelktr. Bu özellk, mlzemenn yüzeyndek nrlr (domn) çernde eşleşmemş elektron pnlernn brbrne prlel olmn ğlr. nyetk nrlr (mgnetc domn) bu nrlrn tomk evyede, kuntum meknkel etkleşm le uzun boyutt rlnm le oluşur. Bu etkleşm, tomk evyede düzenzlğe ebep oln terml krşklk olmn rğmen, tomun mnyetk momentn komşu tomlrnkne prlel tutmy ğlr. Snr çernde mnyetk ln yoğun e, mlzemenn dğer nrlr kend kendne ve brbrne göre düzende olduğu çn, örnek çn genel durumd mnyetze olmmş hlde bulunur. Bu tür mlzemelerde nrlr, 0. mm den brkç mm e kdr değşklk götereblr. lzemeye, mnyetk ln uygulndğnd, nrlr komşulr le yn doğrultud dzlm göterr. Verlen br Ferromnyetk mlzemede, oluşmuş oln mnyetk nr; belrl br cklk değer çn (Cure cklğ, T C ), n br şeklde kybolblr. Cure cklğ denlen pefk nokt, mlzemenn ç mnyetk momentlernn dzlmnn mnyetk nrlr çn gereken enerjy B Flux Denty O Sturton m Oppote Drecton _ Flux Denty -Ö m Oppote Drecton Seturhon gnetzng Force ldğ noktdr. Bu cklk değer, mlzemeden mlzemeye değşklk göterr, nck, tüm mlzemeler çn ortk br durum mevcuttur k, bu d, Cure cklğnn ltnd; mlzemenn mnyetk momentler mnyetk ln uygulndğ durum hrcnde rgele dzlmş şeklde, ve bu cklğn üzernde e; yne mnyetk ln yokluğund, mnyetk momentler komşu tomlrnkne prlel olrk dzlmş şeklde bulunur. Gd 5 (S 2 Ge 2 ) mlzemenn göterdğ, KE özellğnn Perchrky ve Gchneder trfndn keşfedlme le; mnyetk oğutm lnnd br dönüm nokt oluşmuştur. KE çlşmlr, bu buluştn onr, mnyetk entropdek değşm ebebyle oluşn kpte olrk devm etmştr. [22,23] Bz mnyetk mlzemeler, mnyetk oğutm uygulmlrnd kullnlm konuund gelecek vdetmektedr: İkl ve üçlü ntermetlk bleşkler Gdolnyum-lkon-germnyum bleşkler ngntler Lnthnyum-demr bzl bleşkler ngnez-ntmon rent Demr-mngnez-renk foftlr Amorf y eşleşmel -tp lşmlr (oldukç yen). [24] nyetoklork mlzemeler k n bşlk ltnd nceleneblr: Brnc Sevye nyetk Geçş (FOT) lzemeler: Bu tür mlzemeler, mnyetk dpollern eş zmnl olrk dzlme ve krtln ypnn geçş le değşmen götermektedr. Bu geçşe uyn mlzemeler, terml ve mnyetk htere götermezler. Bu mddelern KE özellk göterme zmn lr (k bmkl nye mertebende). İknc Sevye nyetk Geçş (SOT) lzemeler: Bu mlzemelern mnyetk momentler geçş rnd dzlm göterr. Htere göterrler, krtl dzlm değşm gerçekleşmez ve KE özellğ çok k zmnd gerçekleşr (mkronye mertebende).
TTD rt Nn 204 9 Tblo. Bz nyetoklork lzemelern Özellkler [7] olrk lzemeler Geçş Tp Cure Scklğ (K) k. Td (K) k. S (JkgK) Gd SOT 293 6.3 (0-2 T) 5.75 (0-2T) Gd 0.74 Tb 0.26 SOT 275 5.6 (0-2) 6 (0-2 T) Gd 0.9 Dy 0. SOT 274-4 (0-9 T) Gd 5 Ge 2 S 2 FOT 273 7.5 (0-2 T) 28 (0-2 T) L(Fe 0.9 S 0. ) 3 H. FOT 290 7 (0-2 T) 30 (0-2 T) na FOT 38 3(0-5T) 35 (0-5 T) Ltertürdek mnyetoklork mlzemelere göre; Sndemn mlzemeler rnd termodnmkel olrk br krşlştrm ypmş olup; bu elr onucund, Gdolnyum ve bleşklern en verml mnyetoklork mlzeme olrk tept etmştr(tblo ). [9] 4. nyetk Soğutm Stem Son zmnlrd, KE y kullnn oğutm temler od cklğn ykn ve krjonk cklklrdk uygulmlr çn lterntf teknoloj olrk görülmektedr. nyetk oğutm tem, ozon tbkn zrrl gzlr (CFC ler), zrrl tehlkel kmyllr (NH 3 ) kullnmmndn ve er gz emyonu gzlrn (HCLC ve HFC ler) çğ çkrmmndn doly çevre dotu br teknolojdr. nyetk oğutm temlernde, kt br oğutucu mdde (küreel y d nce flmler hlnde) ve konvenyonel trnfer kşkn (u, u-lkol krşm, hv, helyum gz vb...) kullnlr. nyetk oğutmnn, buhr kştrml oğutm temlernden dğer br öneml frk e; kompreör gb vermz br prçnn bu temlerde kullnlmmndn doly, enerj kyb konvenyonel oğutm temne göre dh zdr. nyetk oğutm temler en verml Gd bleşkler le kullnldğ ürece, %60 mertebende Crnot vermne ulşmştr. Konvenyonel temlerde e; bu verm değer %40 cvrdr. Bu temdek bşk br öneml prmetre, tm oğutm kptedr. SS de tm ve oğutm kpte, mnyetk moment büyüklüğünün uygulnn mnyetk ln değerne orn olrk düşünüleblr. [8,9] nyetk oğutm temler, mnyetkleşme ve demnyetkleşme proelern çeren br döngü düşünüleblr. Uygulnn mnyetk ln; elektromgnetlerle, lneer gt-gel hreket ypn ürekl mgnet temleryle y d ürekl mgnet ve hreketl mgnetoklork mlzeme bloklryl oluşturulblr ve değştrleblr. [0] Şekl 4 mnyetk ln çernde lneer gtgel hreket yptrln br mnyetoklork mlzemenn, mnyetkleştrme ve demnyetkleştrme rnd oluşn oğutm döngüünü götermektedr. Adtebfrc mjtçretjjftûn fn Şekl 4. : gnetc Refrgerton Cycle [23] nyetk oğutmd kullnlmk çn, Crnot, Bryton ve Ercon döngüler uygundur. Uygulmd kullnlm durumund, Ercon ve Bryton çevrmler, od cklğ yknndk uygulmlr çn, büyük cklk dğlm götereblr ve bu temlern şletm kolydr. [2] 4.. nyetk Soğutm le Konvenyonel Buhr Skştrml Soğutm Stem Krşlştrm nyetk oğutm temndek mnyetkleşme -demnyetkleşme, konvenyonel buhr kştrml oğutm temlerndek kştrm- H fttttlî tttttlt H«* mmv \ v İ =* =>.. n tftl AtâtJt&hc fttttlî jfl tfemjçftfjtkm
20 TTD rt Nn 204 genleştrme proelerne benzerdr. Anck, mnyetzyon-demnyetzyon proeler, herhng br kyp çermedğnden yumuşk mnyetoklork mlzemeler çn ternr temler deneblr. Şekl 5 te konvenyonel oğutm tem le mnyetk oğutm temnn frkllklr ve benzerlkler görülmektedr. Bun göre; konvenyonel buhr kştrml oğutm temlerndek 4 şm: buhr kştrm, çkş, buhr genleştrme ve njekyonu olrk görülmektedr. Bu proelerden çkş ve buhr genleşme mekn oğutmd ktf rol oynr, nck en öneml proe; buhrn genleşmedr. Bu şmlr, mnyetk oğutm çevrm le benzerlk götermektedr. Örneğn; mnyetoklork mlzeme mnyetk ln çnde tutulur e; nr ve çkş gerçekleştrlr, bunun rdndn; mnyetk ln mlzemeden uzklştrlr e; on şm olrk d teme geçş gerçekleşr. [7,8,0] 4.2. nyetk Soğutucu Çeştler nyetk oğutm temlernn çeştler, k n bşlk ltnd: gt-gel hreket ypn mnyetk oğutuculr ve rotyon hreket ypn mnyetk oğutuculr olrk toplnblr. Gt-gel oğutucu dzyn, mnyetoklork mlzemenn br ytk boyunc yerleştrlmenden ve letm kşkn vey gznn, mnyetzyondemnyetzyon proelernde ytk boyunc hreket etme le oluşur. Rotyonlu temlerde e; mnyetoklork mlzeme y d ürekl mgnetler rotyon hreket ypn br çrk y d ytk çerne yerleştrlr ve böylece, mlzeme, mnyetk ln çne grer ve çkr. 4.2.. Gt-Gel Hreketl nyetk Soğutucu Bugüne kdr yplmş gt-gel hreketl mnyetk oğutucu temlernden br, 998 ylnd Crl Zmm trfndn gelştrlmş oln ktf mnyetk oğutucu (AR) dur. Bu tem ypnd, 3 kg lk Gd mnyetoklork Conventonl gnetc C«mpr>. nd llw*bv»«nl tn g* W*mpu hfh wtf en m e Ho Flud Out -ÿ «m ftnm hol mm tr>ow( flud. t JL Hot flud Out f Îİ nr Cool Flud n f W Cool Flud n-ÿ Cxfnd. *nd COCJ th* 4 * l ' DOmgnot», nd hnrt) cool th* wu. N Abnotfe hul from coo*mg lod Cool Flud n +- rcoo Flud n >v Cold Flud Out <4- Abwt DH from (Wtng lod J pcold Flud «Şekl 5. : nyetk Soğutm ve Buhr Skştrml Soğutm Arndk Benzerlk [0]
TTD rt Nn 204 2 mlzemen çeren k ytk ve br ck, br oğuk olmk üzere k det eşnjörü çerr. (Fg. 6) nyetoklork ytklr, mnyetzedemnyetze olm durumunu peryodk olrk, gt-gel hreket yende yprlr. nyetk ln, NbT uperletken mgnetler le 5 T değernde ğlnr. Bu temde çlşm prenb şu şekldedr; mnyetoklork ytklr ck eşnjörü le terml eştlkte olm durumund ken, ytk mnyetze olur; mnyetoklork mlzemenn cklğ rtr. Soğuk eşnjöründen, ck eşnjörüne kn trnfer kşkn mnyetoklork mlzeme ytğnn cklğn bşlngç değerne getrr. trnfer kşkn, ck eşnjörüne kend n ejekte eder. Akş durduğu zmn, mnyetoklork mlzeme (K) nn oğum çn mnyetk ln uzklştrlr. trnfer kş, mnyetoklork ytk boyunc olduğund, kşkn mnyetoklork mlzemeye trnfer gerçekleştrr ve bu d oğuk eşnjörüne doğru geçer. Bu temn COP değer 4 olrk belrlenmştr. [0] nw.-ÿnf Hrno ve dğ., 2002 ylnd br ktf mnyetk oğutucu gelştrmş olup, k lndrk kp çernde pton ve mnyetoklork mlzemenn olm le brlkte, ptonun hreket ettrlme en dynr. nyetoklork mlzeme 0.3 mm çpnd, toplmd 2.2 kg ğrlğnd Gd kürelerdr ve bu mlzeme, peryodk br şeklde pton gt-gel hreket yptkç mnyetk ln çerne grp çkr, yn mnyetze-demnyetze olur. Bu temde kullnln mnyetk ln büyüklüğü 4 T dr. Bu oğutm temnn şemtk göterm, Şekl 7 de görülmektedr ve COP değer e; 5.6 cvrnddr. * Cooled duelng gnclc Tcrl Cold5#e Ol Cylnder C.Ctyowkr n 4 3 d >S> ± J* Hut Super *)uçtkg Co DmrtpfjJ Vâm Şekl 7. : AR nn Şemtk Göterm [0] \ m Url Fhu rcr Wter Pump *-j h - \;nrl.ny "W"* re'tg#'* : 4.2.2. Rotyon Hreketl nyetk Soğutucu Günümüze kdr gelştrlen, rotyon hreketl mnyetk oğutuculrdn br; Krol ve Dcu trfndn 987 ylnd gelştrlmş oln temdr. Burd oğutucu; 0.076 mm klnlğnd 26 Gd dk şeklnde dzlmş olup, toplm ğrlğ 270 g dr. Burd kullnln yükek mnyetk ln, 0.9 T lk ürekl mkntl ğlnmştr. (Şekl 8) n :t :ohfh :t -.j fll A Şekl 6. : Gt-gel Hreket Steml nyetk Soğutucu [0]
22 TTD rt Nn 204 HghDvH t( Pump 3 Şekl 8. : Krol ve Dcu un Oluşturduğu Rotry nyetk Soğutucu [0] Pump k Flud low t 4 Roîor moton Prwtuf % gî? S>8 îj:îî Stemde bulunn dklerden mnyetze olmuş kmlr ndğnd, trnfer kşkn bu y borblr ve ck eşnjörünün çne ejekte eder. Dkler, demnyetze olduğund, cklklr düşer ve onuç olrk; trnfer kşknndn lr. 200 ylnd, Zmm et l trfndn rotyon hreket ypn bşk br mnyetk oğutucu trlnd. Bu temde, dönen çrk çernde 60 g Gd küre ve boşluklu brden çok ytk çermekte olup, trnfer kşkn olrk d u kullnlmktdr. (Şekl 9) Stem çerndek,.5 T lk mnyetk ln, Nd 2 Fe 4 B mkntndn ğlnr ve COP değer 5.7 cvrnd belrlenmştr. [0] Tblo 2 de bugüne kdr yplmş oln, tüm mnyetk oğutm temlernn yplş trh, kullnln mkntlrn özellkler ve krşlştrlm mevcuttur. o- 0«CCTtW«f ru'c K'3* f 4 h n VAL V TO HfT HCî =e-v frl S*CW: \y "**'< r> Jj X f.v.îv. :' * ta > ;' K J -*JS< TCK ft _. &**.- T -* t *» İ'İ. & j'y'n rr FFÿAFNT ; rfl w ; ux.< WHEEL WTH * ' : «LEJ V*L*t OlfK y C Î! u Şekl 9. : ) Rotyon Hreket Ypn nyetk Soğutucu İçerndek Şemtk Akş Dygrm b) Rotyon Hreket Ypn nyetk Soğutucunun Deney Düzeneğ [0]
23 TTD rt Nn 204 Tblo 2. : Günümüze kdr yplmş oln nyetk Soğutucu Stemler ve Spefk Özellkler [0] \ İ 3»* ; c S \ t t! *! î 3İ l l, S E m S3 S JL İ S 3 R! ll : H 0 : t o «* *? * A? 3 A! İh * f 5 [! îl İ S l 3 3 S İUl 3 İS! İÛ 3 33 3 3 3 3 33$ 3 İ 3 3 t 3 3î 3 3 3 3 S! 3 3 3! î! \ ü İ» e n- t İl * 9 m T * * **» * 4 44.-4 * - m 2 - H O } İ 0 *r "\ < * 7. 2 * Pl fp f! h 4! ö *k. Jl î î S S : S 3 X rt X 3 3 3 3 3 3 3! 3 0 ' 3 E r : J? 3 m S S T T -ÿ «0 0 0 t 0. ; V! l î l l î! S 3 : r?! 3 Pl r 5 f İ İ S S f İ î«> l % f $ r îfb SpJ 0 Pl Pl * -! $ r S n İN m 9 Ul î u 3 :! S3 S 3 4 f < İ 35 * Jl.h! rp r 3 T 9 H İ Ü!". u! S! > t 3 * <* N l z z t?] t : İ r İ İ.b î! l!] J! «,, l!,, 3 u İH E p e Alll!l lilll'pl!' İ! î -f!, û 'A? İl İl llhtjljj Jlll îlll l 5 İŞİ S ;! ljl ll 3 İİİİÜ! 5 } PS! Üİ!? E îp'j FJ Pfe * HH mâ R % T! İÜ»*l 2 2 S S 2 W 7P S Jl S S 5 * 2 S, " ; î * * 2 0 r-,
24 TTD rt Nn 204 5.Termodnmkel Yklşm nyetoklork mlzemelerde, mutlk entrop, cklk ve ndükyonun fonkyonu olmkl brlkte; bu değer, mnyetk entrop (S m ), örgü (lttce) entrop (S lt ), kondükyon elektronlrnn entrop (S el ) fonkyonlrnn kombnyonu olrk düşünüleblr. [3,2,22,23] S(T,E)p = [Sm(TpB] + Su«(T,B) + Burd, S (JK - ) entrop, T(K) cklk ve B(T) e mnyetk ln ndükyonudur. nyetoklork mlzemelerde, entrop değşm; dş mnyetk ln uygulm vey uzklştrlm le belrgn şeklde etklenr. Belrl br mlzeme çn, KE, dece bşlngç koşulundk cklk ve mnyetk ln değerne bğldr. Bu yüzden, KE, oterml entrop değşm y d dybtk cklk değşm olrk ele lnblr Denklem (2), entropnn cklk ve mnyetk ln le değşmn götermektedr: ds(t,e) = <H)dT,(H)jB Spefk kpte CB (Jm -3 K) denklem (3) ve burdn d entropnn cklğ bğl olrk değşm (4) denklem le verlr; WJ" T Denklem (2) ve (4) ten (5) denklem elde edleblr: d;t.ej=ÿ (r + ( p)db Oluşn proen dybtk olm durumund (ds=0), cklk değşm denklem (6) le verleblr: dt.- CÿdB c Vw xwell denklemler le ( (A m - ), mnyetzm değer), (FF) [] [2] [3] [4] [5] [6] [7] denklem elde edlr. (6) ve (7) denklemlernn kombnyonu le (8) denklem elde edlr; _ fd\ ÖJVA Vr Vr KE, cklktk dbtk değşmn fonkyonu olrk, ATÿCr&dB = CE le verlr. İoterml proe durumund, entrop değşm (0) denklem le belrlenr; ds(t,b) = fâ)db xwell denklem kullnlrk entrop değşm () denklem le fde edlr; 6.Sonuç [8] [9] [0] [] Soğutm teknolojler çn lterntf oln mnyetk oğutm tem, çevredotu ve enerj verml br tem olm çndn önem teşkl etmektedr. Stem çndn bkldğnd, kt Gd gb mnyetoklork mlzemeler ve trnfer kşkn olrk u kulnldğndn; çevre duyrllğ yükek br çevrm oluşturmkl brlkte, mnyetoklork döngü büyük ölçüde ternrdr. Stemn ternr olmndn ve kompreör gb vermz prçlr çermemenden doly, verm yükektr. Dğer br vntj e; mnyetk oğutm temnde, yükek enerj yoğunluğu kompkt chzlrd ğlnblr. nyetk oğutm, gelecek vdeden br oğutm çevrm olmn rğmen, bz şlm gereken orunlr çermektedr. Bunlrdn br, yükek verm değer, yükek mnyetk ln gerektrmedr. Bu d ev uygulmlr ve dolyyl nn ğlğ çn tehlke rz etmektedr.
TTD rt Nn 204 25 Refernlr []Hytere nd gnetoclorc Effect, Retrved 28th Aprl, 204, from http: www.lp.cornell.eduethnhytere WhtHytere.html. [2]Ktnovk A., Egolf P.W., Thermodynmc of mgnetc refrgerton, nterntonl Journl of Refrgerton Vol.29, 2006, pp. 3 2. [3]GE' reerch tem, GE-mgnetcrefrgerton-prototype, Retrved 28th Aprl, 204, from http:www.buntngmgnetc. comnew5food-ndutryge-crete-mgnetc-refrgertor-prototype [4]Zmm, C., Jtrb, A., Sternberg, A., Pechrky, V., Gchneder, K., Oborne,., Anderon,., Decrpton nd performnce of ner-room temperture mgnetc refrgertor, Advnce n Cryogenc Engneerng, Vol.43, 998, pp.750-766. [5]Stenmetz, C.H., On The Lw Of Hytere And The Theory Of Ferrc nductnce, th Generl eetng of the Amercn nttute of Electrcl Engneer, ABD, 894. [6] Hyper Phyc, Retrved 28th Aprl, 204, from http:hyperphyc.phy-tr.gu.edu hbeoldhyt.html. [7]Bouchekr H. R., Nh., 200, ntechopen. 02, www.ntechopen.com. [8]gnetc Refrgerton t Room Temperture, 20th nformtory Note on Refrgertng Technologe. Retrved Februry 28th, 204, from http:www.rh.org.um5_prod Content_FleEcoLbrum2008 Februry20082008-02-0.pdf [9]Ktnovk A., Egolf P.W., Vurnoz, D., Debold,., Beon, C., An ntroducton to gnetc Refrgerton, Retrved 28th Aprl, 204, from http:www.yumpu.comen documentvew809462n-ntroductonto-mgnetc-refrgerton-centro-tud-glleo [0] Tur A.. Degn nd Anly of Neted Hlbch Permnent gnet gnetc Refrgertor. Unverty of Vctor. 203. []Brcly J.A- Scvcr W.A., Actve gnetc Regenertor, U.S. Ptent No. 4.332.35, 982. [2]Zmm C., Jtrb A., Sternberg A.,Pechrky V., Gchneder K., Oborne., Anderon, Decrpton nd performnce of ner-room temperture mgnetc refrgertor, Advnce n Cryogenc Engneerng, Vol.,998, pp.750-766. [3]Gchnedner K., Pechrky V. nd Tokol A.A., Recent Development n gnetoclorc terl, Report on Progre n Phyc,Vol.,2005, pp.479-539. [4] Peteren, T.F., Numercl odellng nd Anly of Room Temperture gnetc Refrgerton Sytem, Report number: Rø- PhD-33(EN), Denmrk: Techncl Unverty of Denmrk. [5]Hytere Effect, Retrved Aprl 28th, 204, from http:cenceworld.wolfrm.com phychytereeffect.html. [6]Hytere loop, Retrved Aprl 28th, 204, from http:www.ndt-ed.org EductonReourceCommuntyCollege gprtclephychytereloop.html. [7]gnetc Coolng, nterntonl nttute of Refrgerton, Retrved Aprl 28th, 204, from www.fr.org. [8]Deckmnn, J., gnetc Refrgerton, ASHRAE Journl (ASHRAE Journl), Vol., 2007, pp. [9]Buh, J. 200. The gnetoclorc Effect nd gnetoclorc terl, Retrved Aprl 28th, 204, from http:mfj.fmf.un-lj.emnr fle2009_200agnetocalorceffect. pdf [20]Sndemn, K., gnetoclorc mterl: The erch for new ytem, Scrpt terl Vol.67, 202, pp.566-57. [2]Ame Lbortory, Room Temperture gnetc Refrgerton, Retrved Aprl 28th, 204, from http:www.melb.govfle gfrdge_foundton.pdf [22]Egolf, W.P., gnetc Hetng md Refrgerton : A New Technology of Het nd Cold Producton, Retrved Aprl 28th, 204, from http:www.unge.chenergeforel energecolconfcolloque2006jcuepe06_ Egolf.pdf [23]uller C., Vle C., Rer., Hetzler J., Keth B., New Ar Condtonng nd Refrferton gnetoclorc G Free Sytem, nterntonl Sympoum on Next Generton Ar Condtonng nd Refrgerton Tcehnology, 7-9 Februry 200, Tokyo, Jpn, pp.-8. [24]Shen, B.G., Sun, J.R., Hu, F.X., Zhng, H.W., Cheng, Z.H., Recent Progre n Explorng gnetoclorc terl, Advnced terl, Vol.2, 2009, pp.4545-4564
26 TTD rt Nn 204 ÖZGEÇİŞLER noly AKDEİR Cell Byr Ünverte Fzk bölümünden 2008 ylnd mezun olmuştur. Ardndn, 203 ylnd İzmr Yükek Teknoloj Enttüü Enerj ühendlğ nblm dlndn yükek ln derecen lmy hk kznmştr. 203 ylndn tbren, Ege Ünverte Güneş Enerj Enttüü nde doktor eğtmn ürdürmektedr. Çlşm konulr, Süperkşknlk, Bnlrd Dnmk Enerj ve Ekerj Anlz, HVAC Stemler Enerj ve Ekerj Anlz, LowEx, Enerj Vermllğ ve nyetk Soğutmdr. Orhn EKREN Ln eğtmn Dokuz Eylül Ünverte kn ühendlğ bölümünde 999 ylnd tmmlmştr. 2003 ylnd İzmr Yükek Teknoloj Enttüü Enerj ühendlğ nden yükek ln derece le mezun olmuştur. Ayn bölümde, 2000-2003 yllr rnd rştrm görevllğ ypmştr. 2009 ylnd Dokuz Eylül Ünverte kn ühendlğ bölümünü Termodnmk nblmdlndn doktor unvnn lmştr. 20 ylnd doktor onr rştrm çn, Southern llno Unverty kn ühendlğ bölümünde br yl üreyle rştrmc olrk görev lmştr. 2003-2005 yllr rnd DSİ 2.Bölge üdürlüğünde kontrol mühend olrk görev lmştr. 2005- ylndn buyn Ege Ünverte'nde öğretm elemn olrk çlşmktdr. 204 mrt yndn tbren Ege Güneş Enerj Enttüü nde Doç.Dr. unvn le çlşmlrn ürdürmektedr. Çlşm konulr rnd, Yenleneblr Enerj Kynklr, Hbrd Enerj Stemler Boyutlndrm, Soğutm Stem Kpte odulyonu ve Enerj Vermllğ, Enerj Depolm, HVAC&R, Pomp Stemler, Alterntf Soğutm Yöntemler yer lmktdr. Ahmet YLANC Dokuz Eylül Ünverte kn ühendlğ Bölümü nden 2000 ylnd mezun olmuştur. Ardndn, Pmukkle Ünverte nde yükek ln eğtmn 2004 ylnd, doktor eğtmn e 2008 ylnd tmmlmştr. 2007-2008 yllr rnd, Unverty of Ontro nttute of Technology (Knd) de zyretç rştrmc olrk bulunmuştur. Pmukkle Ünverte nde 2002-2008 yllr rnd Arştrm Görevl, 2008-2009 yllr rnd Dr. Arştrm Görevl olrk, 2009-203 yllr rnd e Yrd. Doç. Dr. unvn le görev lmştr. 203 ylndn tbren, Ege Ünverte Güneş Enerj Enttüü nde Yrd. Doç. Dr. unvn le çlşmlrn ürdürmektedr. Çlşm konulr rnd, Hdrojen Enerj, Ekerj Anlz, Enerj Vermllğ, Fotovoltk Güç Stemler, Jeoterml Stemler, Enerj Depolm, Enerj Dönüşüm Stemler ve nyetk Soğutm yer lmktdr.