[發(fā)明專利]一種低品位熱驅動的彈熱制冷循環(huán)方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710419656.0
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107289668B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設計）人: 錢蘇昕;魚劍琳;晏剛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F25B23/00
• 分類號: F25B23/00;F25B27/00;F25B27/02;F25B41/04;F25B49/00
• 代理公司: 61215 西安智大知識產(chǎn)權代理事務所
• 代理人: 何會俠

1.一種低品位熱驅動的彈熱制冷循環(huán)方法，其特征在于：包含如下所述過程；

常溫、零應力時處于馬氏體狀態(tài)的高溫驅動組記憶合金(101)由高于其奧氏體終止溫度A_f的溫度為T_g的低品位熱源(102)驅動，通過機械耦合(103)的方式，向低溫制冷組記憶合金(104)提供加載過程所需的驅動力；

常溫時、零應力時處于奧氏體狀態(tài)的低溫制冷組記憶合金(104)，通過機械耦合(103)的方式，被高溫驅動組記憶合金(101)加載相變?yōu)轳R氏體，向溫度為T_h的常溫熱匯(105)散熱，完成排熱后，連通低溫制冷組記憶合金(104)與低溫回熱器(108)進行回熱，使低溫制冷組記憶合金(104)溫度下降；

完成加載后，將處于奧氏體狀態(tài)的高溫驅動組記憶合金(101)與高溫回熱器(107)連通，冷卻高溫驅動組記憶合金(101)，之后高溫驅動組記憶合金(101)向低于其馬氏體終止溫度M_f的溫度為T_h的常溫熱匯(105)散熱，通過機械耦合(103)的方式，卸載低溫制冷組記憶合金(104)；

完成散熱后，低溫制冷組記憶合金(104)，通過機械耦合(103)的方式，被高溫驅動組記憶合金(101)卸載轉變回奧氏體，向溫度為T_c的低溫冷藏空間(106)吸熱制冷；

制冷完成后，將高溫驅動組記憶合金(101)與高溫回熱器(107)連通，使用高溫回熱器(107)儲存的熱量預熱高溫驅動組記憶合金(101)，同時連通低溫制冷組記憶合金(104)與低溫回熱器(108)，使用低溫回熱器(108)儲存的熱量預熱低溫制冷組記憶合金(104)。

2.實現(xiàn)權利要求1所述低品位熱驅動的彈熱制冷循環(huán)方法的制冷系統(tǒng)，其特征在于：使用熱交換流體作為高溫驅動組記憶合金(101)、低溫制冷組記憶合金(104)與低品位熱源(102)、常溫熱匯(105)、低溫冷藏空間(106)之間的媒介，系統(tǒng)滿足以下連接關系：高溫驅動組記憶合金(101)一端與機械耦合(103)連接固定，另一端與機架(113)連接固定，低溫制冷組記憶合金(104)一端與機械耦合(103)連接，另一端與機架(113)連接固定，高溫驅動組記憶合金(101)在其內部通過熱交換流體與低品位熱源(102)、常溫熱匯(105)和高溫回熱器(107)進行換熱，熱交換流體流路的切換由第一閥門(112-1)、第二閥門(112-2)控制，流體由第一循環(huán)泵(111-1)驅動，低溫制冷組記憶合金(104)在其內部通過熱交換流體與常溫熱匯(105)、低溫冷藏空間(106)和低溫回熱器(108)進行換熱，熱交換流體流路的切換由第三閥門(112-3)、第四閥門(112-4 )控制，流體由第二循環(huán)泵(111-2)驅動。

3.如權利要求2所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于：其中的低品位熱源(102)為高溫固體或密閉的靜止高溫流體，或者為與高溫流體接觸的板式換熱器、板翅式換熱器、管翅式換熱器、微通道換熱器、殼管式換熱器中的一種，低品位熱源(102)的熱量為來自高于室溫的熱源，包括太陽能、工業(yè)余熱、電子產(chǎn)品產(chǎn)熱。

4.實現(xiàn)權利要求1所述低品位熱驅動的彈熱制冷循環(huán)方法的制冷系統(tǒng)，其特征在于：低溫制冷組記憶合金(104)運行主動回熱式制冷循環(huán)，應用于對系統(tǒng)溫差有較大需求的產(chǎn)品，系統(tǒng)中包含至少一個具有兩個密閉間室的活塞容器(114)，以驅動熱交換流體在兩組運行模式間切換，即從活塞容器(114)的低溫容器向低溫制冷組記憶合金(104)流動吸收熱量最終排向常溫熱匯(105)，或從活塞容器(114)的常溫容器向低溫制冷組記憶合金(104)流動放熱最終將冷量攜帶至低溫冷藏空間(106)，兩組模式間的切換由第三閥門(112-3)、第四閥門(112-4)及活塞容器(114)的往復運動實現(xiàn)；高溫驅動組記憶合金(101)在其內部通過熱交換流體與低品位熱源(102)、常溫熱匯(105)和高溫回熱器(107)進行換熱，熱交換流體流路的切換由第一閥門(112-1)、第二閥門(112-2)控制，流體由第一循環(huán)泵(111-1)驅動；系統(tǒng)滿足以下連接關系：高溫驅動組記憶合金(101)一端與機械耦合(103)連接，另一端與機架(113)連接固定，低溫制冷組記憶合金(104)一端與機械耦合(103)連接，另一端與機架(113)連接固定。