Numerical investigation of a magnetic refrigeration system for near-room temperature applications

Bu tez çalışmasında, manyetokalorik etki ve manyetokalorik rejeneratörün mühendislik uygulamaları sayısal olarak irdelenmiştir. Silindirik ve paralel plaka olarak isimlendirilen iki farklı rejeneratör tipi irdelenmiştir. Bu yapılar, çoğunlukla manyetik soğutma teknolojisinde manyetokalorik malzeme olarak kullanılan Gadolinium elementi ile oluşturulmuştur. Paralel plaka rejeneratör birbirlerine paralel olarak düzenlenmiş Gadolinyum plakalarını içermektedir. Silindirik rejeneratör ise silindir olarak şekillendirilmiş Gadolinyum ile oluşturulmuştur. Manyetokalorik etki (MKE) Weiss ortalama alan teorisi ile hesaplanmıştır. Ayrıca MKE karakteristikleri alternatif bir metod olan ortalama alan yaklaşımı ile irdelenmiştir. Süreklilik ve korunum denklemleri SIMPLE algoritması ile çözümlenmiştir. Temel olarak, döngü süresi, piston hızı, basınç farkı değeri, düzeltme faktörü ve tasarım oranı parametreleri nümerik irdeleme için seçilmiştir. Elde edilen bulgularda, öncelikle MKE literatür ile doğrulanmıştır. Sırasıyla, paralel plaka ve silindirik rejeneratör için maksimum sıcaklık düşümleri 0,15 cm/s piston hızında 9,9 K ve 1,2 s döngü süresi için 8,28 K olarak tespit edilmiştir. Öte yandan, silindirik rejeneratördeki yapısal irdeleme rejeneratör performansını iyileştirmiş ve daha küçük Gadolinyum çapları, 1,2 s döngü süresi ve 40 mm Gadolinyum yarıçapı için 8,85 K sıcaklık düşümü sağlamıştır. En önemli bulgu ise, artan döngü süreleri ve ısı transfer akışkanı hızının, rejeneratör performasını olumsuz yönde etkilediğinin gözlenmesidir.