[發明專利]兩級微納米理想氣體工質制冷機、制冷方法、終端、介質

在審

• 申請號: 202110014080.6
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112815562A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 聶文杰
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: F25B9/00
• 分類號: F25B9/00;F25B49/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

1.一種基于熱尺寸效應的兩級微納米理想氣體工質制冷機，其特征在于，所述基于熱尺寸效應的兩級微納米理想氣體工質制冷機包括：

外部功率輸入通道模塊，包括片上氣體流體外接回氣通道、氣流入口和出口接口、氣體可滲透壁、通道氣流穩定驅動器；用于調節驅動功率形成穩定氣流回路；

整機系統冷極傳熱模塊，用于進行冷源溫度調節、傳熱方式控制、導熱材料熱導系數調節；

單個微納米熱尺寸制冷單元模塊，包括片上蝕刻微通道、多孔可滲透壁、絕熱壁、回熱器、溫度梯度控制裝置、工質氣流；用于基于系統中等溫過程和等壓過程中的類帕爾帖效應和類湯姆森效應以及系統中回熱過程，構成由兩個等溫過程和兩個等壓過程組成的氣體循環回路并實現熱抽運；

下層熱尺寸單元模塊，包括微納米熱尺寸制冷單元模塊組合、組合單元氣流出口接口以及溫度梯度控制裝置；用于將單個微納米熱尺寸制冷單元模塊進行排列并組合成下層，進行有限速率的交換熱量；

上層熱尺寸單元模塊，包括微納米熱尺寸制冷單元模塊組合、組合單元氣流入口接口以及溫度梯度控制裝置；用于將單個微納米熱尺寸制冷單元模塊進行排列并組合成上層，進行有限速率的交換熱量；

整機系統熱極傳熱模塊，用于進行熱源溫度調節、傳熱方式控制、導熱材料熱導系數調節。

2.如權利要求1所述基于熱尺寸效應的兩級微納米理想氣體工質制冷機，其特征在于，所述外部功率輸入通道模塊包括：

片上氣體流體外接回氣通道，用于存儲氣體流體；

氣流入口和出口接口，與單個微納米熱尺寸制冷單元模塊中片上蝕刻微通道相連接；

氣體可滲透壁，用于穩定整機系統氣流和有效熱交換。

通道氣流穩定驅動器，用于驅動片上回氣通道中氣體流體按一定方向流動。

3.如權利要求1所述基于熱尺寸效應的兩級微納米理想氣體工質制冷機，其特征在于，所述單個微納米熱尺寸制冷單元模塊包括：

片上蝕刻微通道，用于制造方形或圓形微通道；

多孔可滲透壁，位于兩個不同尺度的兩部分的通道斷口處，用于將兩個部分連接成一個回路；

絕熱壁，用于將微通道隔開成兩個不同尺度的兩部分；

回熱器，用于進行系統回熱；

溫度梯度控制裝置，用于基于充入的工質氣體，在通道回路兩端形成不同的工質溫度，形成由尺寸差異導致的熱勢。

工質氣流，基于充入的工質氣體形成工質氣流。

4.如權利要求1所述基于熱尺寸效應的兩級微納米理想氣體工質制冷機，其特征在于，所述微納米熱尺寸制冷單元模塊上下層尺寸單元數目不同。

5.一種基于熱尺寸效應的兩級微納米理想氣體工質制冷方法，其特征在于，所述基于熱尺寸效應的兩級微納米理想氣體工質制冷方法包括：

步驟一，通過氣流穩定驅動器驅動片上回氣通道中氣體流體按一定方向流動，經過氣流入口和出口接口與單個微納米熱尺寸制冷單元模塊中片上蝕刻微通道相連接，調節驅動功率形成穩定氣流回路；

步驟二，利用片上蝕刻微納技術構造方形或圓形微通道，利用絕熱壁微通道用絕熱壁隔開成兩個不同尺度的兩部分，并在每部分通道端口處利用多孔可滲透壁將兩部分連接成一個回路；

步驟三，充入工質氣體，并利用溫度梯度控制裝置在通道回路兩端形成不同的工質溫度，形成由尺寸差異導致的熱勢；調節冷卻源溫度和工質氣體溫度，利用線性導熱材料從冷卻源抽運熱量到微納米熱尺寸制冷單元模塊組合；

步驟四，、調節熱源溫度和工質氣體溫度，利用外接金屬材料控制耗散熱源環境，以及優化熱源與工質之間溫度梯度，并利用其導熱特性將熱量通過兩級微納米熱尺寸制冷機抽運釋放到熱場直至完成熱力循環。

6.如權利要求5所述基于熱尺寸效應的兩級微納米理想氣體工質制冷方法，其特征在于，所述利用線性導熱材料從冷卻源抽運熱量到微納米熱尺寸制冷單元模塊組合包括：

利用系統中等溫過程和等壓過程中的類帕爾帖效應和類湯姆森效應以及系統中回熱過程，構成由兩個等溫過程和兩個等壓過程組成的氣體循環回路并進行熱抽運。