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European Journal of Electrical Engineering
2103-3641
Revue des Systèmes
Revue Internationale de Génie électrique (1295-490X)
 

 ARTICLE VOL 17/3-4 - 2014  - pp.151-170  - doi:10.3166/ejee.17.151-170
TITRE
Influence du calcul du champ magnétique sur les performances thermiques du système de réfrigération magnétocalorique

TITLE
Influence of computing magnetic field on thermal performance of a magnetocaloric cooling system

RÉSUMÉ

La réfrigération magnétique est une technologie émergente qui présente des avantages considérables par rapport aux technologies de réfrigération classiques. Basée sur l’effet magnétocalorique de certains matériaux ferromagnétiques autour de la température ambiante, elle offre d’importants avantages environnementaux : d’une part, l’efficacité théorique des cycles utilisés est supérieure à celle des technologies classiques et d’autre part, son fonctionnement n’utilise pas de gaz/vapeur à fort effet de serre comme ceux utilisés dans les machines classiques de compression de vapeur (HFC, HCFC, CFC, etc.). En revanche des verrous scientifiques restent à lever : choix et disposition des matériaux, efficacités d’échanges thermiques et de cycles, gestions des écoulements alternés, coûts. Dans le but de proposer une modélisation précise des systèmes de réfrigération magnétique, un modèle multi-physique est proposé. Il consiste à assembler un modèle 3D magnétostatique résolu par la méthode des éléments finis, un modèle magnétocalorique analytique et un modèle thermo-fluidique résolu par méthode des différences finies. Une analyse de la précision de calcul du champ magnétique a été accomplie afin d’évaluer l’impact de l’erreur du calcul du champ magnétique sur les performances thermiques du système.



ABSTRACT

Based on the magnetocaloric effect in some ferromagnetic materials around the room temperature, the magnetic refrigeration is an emerging technology having the following strong advantage comparing to the conventional ones: this technology offers an environmental advantage with avoiding greenhouse gas emissions from refrigerants used in the classical vapor compression machines. However, cost and efficiency have still to be improved. Then, in order to propose an accurate modeling of magnetic refrigeration systems, a multi-physics model is proposed. It consists in coupling a 3D FEM magnetostatic model, an analytic magnetocaloric model and a thermo-fluidic model solved with finite difference method. An analysis of the magnetic field computation evaluates the impact of error on the thermal performances of the system when bypassing 3D FEM.



AUTEUR(S)
Amine MIRA , Christophe ESPANET, Thierry DE LAROCHELAMBERT, Stefan GIURGEA, Philippe NIKA

Reçu le 7 janvier 2014.    Accepté le 17 juillet 2014.

MOTS-CLÉS
modèle numérique, effet magnétocalorique, réfrigération magnétique, calcul magnétique.

KEYWORDS
numerical model, magnetocaloric effect, magnetic refrigeration, magnetic field computing.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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