Paramanyetik Soğutma Nedir ?

Günümüzde iklimlendirme sektörü her yıl ortalama %30 büyüyen sektörlerden biridir. Bununla birlikte bir endüstriyel tesisin, işletmenin, ticari binaların veya konutların ısıtılması, soğutulması, nemlendirilmesi ve gerekli konfor şartlarının sağlanması gibi uygulanan bir takım proseslere iklimlendirme denir.

Soğutma ise bir maddenin veya mahalin sahip olduğu sıcaklıktan daha düşük bir sıcaklık altına indirilerek ve istenilen sıcaklıkta muhafaza edilerek ısısının alınması işlemine denir. Günümüzde kullanılan bazı soğutma çevrimleri vardır.

Bunlar;

1. Buhar sıkıştırmalı mekanik soğutma
2. Absorbsiyonlu soğutma
3. Adsorbsiyonlu soğutma
4. Buhar-Jet (Ejektör) soğutma
5. Hava-soğutma sistemi
6. Termo slektrik soğutma
7. Vorteks tüpü
8. Paramanyetik soğutma
9. Sterling çevrimi

Olmak üzere sıralanabilir.

Paramanyetik Soğutma

Bu soğutma çevrimler içerisinde paramanyetik soğutma ise mutlak sıfır sıcaklığına yani -273,15 sıcaklığına yaklaşmak için bilimsel araştırmalarda kullanılan bir soğutma yöntemidir. Paramanyetik maddeler kısaca mıknatıstan etkilenmeyen, mıknatıslanamayan maddeler olarak tanımlanabilir.          Şekilde görüldüğü üzere sistemde 2 adet zıt kutuplu mıknatıs, sıvı hidrojen, sıvı helyum ve paramanyetik tuz bulunmaktadır. Burada paramanyetik tuz aşırı derecede soğutulursa, molekülleri arasındaki ısı iletimi çok azalır. Paramanyetik tuz mıknatıslar tarafından şiddetli bir manyetik alana maruz bırakıldığında, molekülleri birer elementer magnet haline gelmiş olur. Ve daha sonra manyetik alan kaldırıldığında ise adyabatik soğutma durumu olduğundan dolayı yani ısı alışverişi olmadığından paramanyetik tuzun ısısı aşırı şekilde düşmeye başlar. Bu şekilde 0,001 Kelvin sıcaklıklara kadar soğutma sağlanabilmektedir.

Sistem çalışmasını özetleyecek olursak, ilk olarak paramanyetik tuza sıvı hidrojen ve sıvı helyum yardımı ile bir ön soğutma işlemi yapılır. Paramanyetik tuzdan ısı çeken sıvı hidrojen ve sıvı helyum buharlaşır ve daha sonra mıknatıslar yardımıyla paramanyetik tuz şiddetli bir manyetik alana maruz bırakılır. Bu aşamadan sonra ani olarak manyetik alan kaldırılır ve paramagnetik tuzun sıcaklığının daha da düşürülmesi sağlanır. Manyetik alan kaldırıldığında paramagnetik tuzun ısısının aşırı düşmesinin nedeni ise moleküllere uygulanan manyetik baskının azalmasından dolayıdır. Bu durum buhar sıkıştırmalı çevrimde genleşme valfinden sonra, sıcaklığın daha alt seviyelere düşmesi durumu gibidir.

Aşağıdaki videoda paramanyetik soğutma nasıl yapıldığı gösterilmiştir. İlginizi çekebilir.

Paramanyetik soğutma özellikle mutlak sıfır sıcaklığına yakın sıcaklıktaki ısıl ve elektriksel iletkenlik değerlerinin araştırılmasında, tıp alanında, endüstri alanında, tarım alanında ve günlük yaşamda kullanılan malzemelerin geliştirilmesinde kullanılmaktadır.