[發(fā)明專利]一種斯特林熱機換熱式回熱器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210000717.7
• 申請日: 2012-01-02
• 公開（公告）號: CN102536509A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設計）人: 孔令斌
• 申請（專利權）人: 孔令斌
• 主分類號: F02G1/057
• 分類號: F02G1/057
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發(fā)明涉及一種回熱器，具體為一種斯特林熱機換熱式回熱器。

背景技術

現代斯特林熱機都采用金屬絲網蓄熱式回熱器，沒有突破單個工作腔斯特林熱機的傳統設計理念。斯特林熱機回熱器傳統設計理念就是重視熱量的空間傳導損失，忽視等待換熱時間導致的熱損失。論文《Redlich-K?wong氣體斯特林熱機的輸出功和效率》研究了換熱等待時間與熱損失的關系，得出縮短等待換熱等待時間可減少熱損失的結論。而斯特林熱機最短的換熱等待時間是處于等容吸熱過程的工作腔與處于等容放熱過程的工作腔逆流換熱！其理論換熱等待時間接近零。中國發(fā)明專利一種逆流換熱式回熱器(201110006278.6)就是基于這一原理。然而，該發(fā)明仍然保留著盡量減少熱量縱向流動的傳統思維，試圖通過設置橫向換熱通道達到減少縱向熱流失。其結果必然導致流動阻力大、設計制造難。

現代斯特林熱機的功率小，基本上在100KW以下，金屬絲網蓄熱式回熱器能滿足其性能要求。在斯特林熱機功率達數百KW、甚至超過一千KW的大功率斯特林熱機上，金屬絲網蓄熱式回熱器綜合性能就不及換熱式回熱器。

而研發(fā)大功率的斯特林熱機是太陽能熱發(fā)電、混合動力汽車的必由之路！中國發(fā)明專利斯特林可逆熱機(200710050949.2)已經妥善解決了大功率斯特林熱機的主體結構問題?！缎滦退固亓职l(fā)動機設計理論研究》和《斯特林發(fā)動機極限壓力與平均溫度關系探析》這兩篇論文，提供了一套完整的斯特林可逆熱機設計計算方法及公式。

斯特林熱機換熱式回熱器換熱模式的特點是雙向換熱、高頻切換、壓力急變。怎樣針對以上特點，以簡單可靠的結構實現逆流換熱呢？目前這方面的研究還處于起步階段，報道罕見。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是解決在同一時間內，一個工作腔處于吸熱過程，另一個工作腔處于放熱過程的斯特林熱機逆流換熱問題。因為換熱在兩工作腔之間進行，斯特林熱機必須具有偶數個工作腔。

為了實現上述目的，本發(fā)明的方案是：其結構包括一塊橫向芯板、一塊縱向芯板、多層平行換熱板、四塊隔熱塊、四塊外殼塊、一個外包絕熱層。橫向芯板與縱向芯板垂直相交；平行的多層換熱板分別與橫向芯板、縱向芯板垂直相交；橫向芯板和縱向芯板將平行的多層換熱板分成四部份，最外層換熱板的外表面和所有換熱板的邊都與橫向芯板、縱向芯板相連接。垂直于橫向芯板的兩個面為兩側面，每一側面被橫向芯板分為兩部分；垂直于縱向芯板的兩個面為兩端面，每一端面被縱向芯板分為兩部分。封堵兩側面所有換熱板間邊緣間隙，隔層封堵縱向芯板異側兩端面的換熱板間邊緣間隙，形成兩條多層相間、兩端口在縱向芯板異側的工質流動通道，兩條換熱通道空間交叉，對角連通。隔層封堵縱向芯板同側兩端面的換熱板間邊緣間隙，則形成兩條多層相間、端口在縱向芯板同側的工質流動通道，兩條換熱通道空間平行，同側連通。四塊隔熱塊分別緊貼四塊外殼塊內表面，四塊外殼塊包裹橫向芯板縱向芯板間的四部份平行換熱板，并與橫向芯板縱向芯板相連接，形成封閉的外殼。外殼兩端各有兩個連接管，外殼表面外包絕熱層。

所述橫向芯板是中部貫通的框架，內空輪廓與多層平行換熱板連接處截面輪廓吻合。

所述縱向芯板是中部貫通的框架，內空輪廓與多層平行換熱板連接處剖面輪廓吻合。

所述換熱板為任意曲面的薄板。

所述換熱通道各層兩端端口都與兩端連接管連通，兩條換熱通道分別與各自工作腔加熱器和散熱器連通。

所述工質流動通道端口在縱向芯板同側，橫向芯板不必設置。因為橫向芯板的作用是封隔縱向芯板同側兩工質流動通道。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：一是兩工作腔的工質在換熱板兩面逆向流動，流向高頻切換，熱量在換熱板兩面相應雙向傳遞，換熱板不需要很大的蓄熱能力，換熱效果好。二是換熱板取代金屬絲網，制造工藝簡單，降低了成本，可靠性更高。三是尤其適用于大功率斯特林發(fā)動機。

附圖說明

下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明：

圖1是本發(fā)明整體示意圖；

圖2是本發(fā)明內部結構示意圖；

圖1是除去絕熱層的斯特林熱機換熱式回熱器，四塊外殼塊分別與橫向芯板縱向芯板相連，形成封閉外殼；殼內包容隔熱塊和平行換熱板；兩端各有兩個連接管。