[發明專利]一種吸附式分子流勢能差制冷模型及方法

在審

• 申請號: 202011071917.2
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112146307A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 丁鵬
• 申請（專利權）人: 丁鵬
• 主分類號: F25B21/00
• 分類號: F25B21/00
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發明涉及一種吸附式分子流勢能差制冷模型及方法，本制冷模型采用了兩塊平行設置的極板，在兩塊極板之間填充低自由度氣體，其中的兩塊極板分為上極板（1）和下極板（2），下極板（2）對填充的氣體的分子（3）具有吸附力，使上極板（1）和下極板（2）之間存在吸附力場（4），利用分子流狀態下氣體分子（3）之間碰撞概率低的原理，使兩塊極板之間可以形成高能效比的熱傳遞，從而形成高效的單向傳遞能量的目的，即實現兩塊極板實現高效的制冷或者制熱。

技術領域

本發明涉及制冷技術領域，特別是一種吸附式分子流勢能差制冷模型及方法。

背景技術

目前制冷技術通常采用壓縮機、冷凝器和風機組合形成的制冷設備進行制冷，例如空調和冰箱。但是目前的制冷設備的能效比極低，并且受外界環境溫度影響大，因此制冷設備的能耗受環境溫度的制約。并且制冷設置泄露的制冷劑氟利昂對全球變暖和臭氧層都會造成不小的影響，存在對環境危害大的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種能效比高、受環境溫度影響小并且對環境無污染的制冷模型及制冷方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種吸附式分子流勢能差制冷模型，包括兩塊極板，所述兩塊極板平行設置，所述兩塊極板之間存在間隙，間隙的距離不大于分子平均自由程，所述兩塊極板之間充入低自由度氣體，所述氣體密度低至氣體分子不會發生碰撞，分子自由移動的距離指多個分子在熱運動中發生相互碰撞的平均移動距離，使兩塊極板間距小于這個距離，能夠使氣體分子在熱運動中基本不會發生碰撞，氣體形成自由分子流領域的狀態，當氣體密度變得十分低使得分子的平均自由程與流動的特征尺度相比不為小量時，氣體的間斷分子效應就變得顯著，通常的氣體動力學方法不再適用。錢學森將稀薄氣體流動分為三大領域，即滑流領域，過渡領域和自由分子流領域。在自由分子流領域，由于分子之間碰撞可能性很小，氣體更多的以獨立粒子的特性存在，因此在這種氣體形成自由分子流領域的狀態下，分子間基本不會發生碰撞，分子間不會發生碰撞，即不會發生熱量轉移，但是分子的熱運動不可能停止，因此在分子熱運動過程中，與兩塊極板的碰撞即可造成兩塊極板之間的熱量轉移，所述兩塊極板分為上極板和下極板，所述下極板對分子具有吸附力，在上極板和下極板之間形成吸附力場。因為下極板會對分子形成吸附力，因此分子始終處于一個吸附力場中，當分子離下極板遠時，就會將速度轉換為勢能，當分子向下極板運動時，則分子的勢能轉變為速度，因為分子的速度等于熱量，因此分子在與上極板碰撞時，處于勢能最大的位置，分子熱量最低，與上極板的碰撞會吸收上極板的熱量，在分子吸收上極板的熱量后，在向下極板運動過程中，勢能轉換為速度，在分子上即等同于熱能，因此分子在與下極板碰撞時，分子的熱能轉移至下極板上，從而完成上極板到下極板單方向上的熱量轉移。

所述下極板為吸附內部填充氣體的材料。

一種吸附式分子流勢能差制冷方法，通過上述的一種吸附式分子流勢能差制冷模型實施，包括以下步驟：

S1、選擇性質穩定的低自由度氣體，并選取一塊能夠對惰性氣體分子造成吸引的下極板，以及不會對填充氣體分子造成吸引的上極板；

S2、將下極板和上極板平行設置，并將極板的距離調整至小于氣體分子平均自由程；

S3、排除下極板與上極板之間的空氣，使兩塊極板之間處于真空狀態；

S4、向極板之間充入低自由度氣體，并且使填充氣體處于分子流領域的狀態；

S5、使下極板溫度恒定；

S6、使上極板處于隔熱空間，即可完成對上極板的制冷。

本發明具有以下優點：

1、具有極高的能效比。

2、工作范圍廣：能在任意環境溫度下工作，高于內部分子流氣體的液化溫度即可。