电卡效应

效应电卡效应?具有较大电卡效应的材料有望实现介电制冷,相比传统的蒸发-压缩制冷而言,其具有更高的效率及环保的优点。?传统的气体压缩制冷效率较为低下,而且使用氟利昂作为致冷剂会对臭氧层产生破坏,所以发展新型的制冷技术成为当前制冷业的迫切要求。?以研究新的物理效应为基础,寻找新的材料,开发新型、环保的制冷器,如热电制冷、磁制冷、铁电制冷等,越来越得到研究者的重视。?对极性材料施加电场 E, 材料中的电偶极子从无序变为有序, 材料的熵 S减小, ?移去电场 E , 材料中的电偶极子从有序变为无序, 材料的熵增加(△S0) : ?电卡效应制冷的原理在绝热条件下(△ Q=0 ) , 材料温度的下降(△T0)使能量守恒。在等温条件下(△ T=0 ) , 材料从外界吸收热量(△Q0)。在绝热条件下(△ Q=0 ), 多余的熵△S产生温度的上升(△T0)。?步骤一: 绝热极化:施加外加电场,偶极子有序排列,熵值减小, 温度上升。?步骤二: 等电位焓转移:热量转移,自身温度降低。保持电场不变,防止偶极子再次吸热。(与散热片接触) ?步骤三: 绝热去极化:(与散热片断开)移除电场,偶极子紊乱无序,能量从热熵转变成偶极子熵,自身温度降低。?步骤四: 等电位焓转移:电场保持为 0,此时电卡材料温度低于制冷环境温度,能量从低温热源转移到电卡材料上。(与负载接触) 电卡制冷过程图1 电卡效应制冷循环(左)及蒸汽-压缩制冷循环对比图解蒸汽压缩制冷过程蒸发器冷凝器节流器压缩机制冷剂低压区高压区电卡效应的热力学理论 Maxwell 关系对于介电材料, 弹性 Gibbs 自由能 G可以展开为温度 T、熵S、应力 X、应变 x、电场强度 E和电位移 D的函数: 由多元微分方程可得上式可改写为微分形式: 由?Δ Q / T= dS及Δ Q= ?dT 得: dS =? dT (1)(2)