[發(fā)明專(zhuān)利]兩級(jí)微納米理想氣體工質(zhì)制冷機(jī)、制冷方法、終端、介質(zhì)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110014080.6
• 申請(qǐng)日: 2021-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112815562A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶文杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華東交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F25B9/00
• 分類(lèi)號(hào): F25B9/00;F25B49/02
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發(fā)明屬于工程熱物理技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種兩級(jí)微納米理想氣體工質(zhì)制冷機(jī)、制冷方法、終端、介質(zhì)，充入工質(zhì)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(zhì)溫度，形成由尺寸差異導(dǎo)致的熱勢(shì)；調(diào)節(jié)冷卻源溫度和工質(zhì)氣體溫度，利用線性導(dǎo)熱材料從冷卻源抽運(yùn)熱量到微納米熱尺寸制冷單元模塊組合；調(diào)節(jié)熱源溫度和工質(zhì)氣體溫度，利用導(dǎo)熱材料熱量通過(guò)兩級(jí)微納米熱尺寸制冷機(jī)抽運(yùn)釋放到熱場(chǎng)直至完成熱力循環(huán)。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)以穩(wěn)定氣流為工質(zhì)的制冷機(jī)循環(huán)，不需要可移動(dòng)機(jī)械部件，減小了系統(tǒng)中的機(jī)械摩擦。本發(fā)明工質(zhì)氣體處于封閉通道循環(huán)流動(dòng)，避免了工質(zhì)氣體直接進(jìn)入耗散源。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程熱物理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種兩級(jí)微納米理想氣體工質(zhì)制冷機(jī)、制冷方法、終端、介質(zhì)。

背景技術(shù)

目前，在工程熱物理領(lǐng)域，各種熱力循環(huán)模型如熱機(jī)、制冷機(jī)以及熱泵等系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)及性能優(yōu)化都是基于經(jīng)典理想氣體狀態(tài)方程。它們也是通過(guò)將多個(gè)不同的熱力學(xué)過(guò)程如等溫過(guò)程、絕熱過(guò)程、等壓過(guò)程、等容過(guò)程等進(jìn)行組合并構(gòu)成一個(gè)完整熱力循環(huán)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外做功或抽運(yùn)熱量等目的。尤其在這類(lèi)系統(tǒng)中可能需要涉及到吸氣、排氣、氣體燃燒等開(kāi)放過(guò)程，因而增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性、不可逆性以及不穩(wěn)定性。因此如何設(shè)計(jì)基于氣體工質(zhì)的新型熱力循環(huán)系統(tǒng)具有重要意義。

通過(guò)上述分析，現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題及缺陷為：現(xiàn)有的微納米熱機(jī)、制冷機(jī)以及熱泵及其他熱力循環(huán)模型采用單個(gè)微納尺寸系統(tǒng)，循環(huán)性能低、制冷量小、冷熱源溫差小，無(wú)外接功率輸出或輸入回路，無(wú)系統(tǒng)不可逆耗散，實(shí)際熱流回路制造難度大。

解決以上問(wèn)題及缺陷的難度為：以上問(wèn)題解決的難度主要體現(xiàn)在如何制造出足夠小并能產(chǎn)生類(lèi)帕爾帖效應(yīng)和類(lèi)湯姆森效應(yīng)的微納米尺度氣體流通道。依賴(lài)于現(xiàn)有的微納米制造技術(shù)，通過(guò)片上蝕刻技術(shù)，可以制造單個(gè)或多個(gè)微納氣流通道構(gòu)建微納尺寸循環(huán)系統(tǒng)以及外接功率輸出或輸入回路通道，并將不同數(shù)量的微納尺寸系統(tǒng)進(jìn)行接口組合，從而能夠降低了實(shí)現(xiàn)多層組合式微納尺寸制冷機(jī)系統(tǒng)的難度，提高了循環(huán)性能。

解決以上問(wèn)題及缺陷的意義為：以上問(wèn)題及缺陷的解決對(duì)微/納米循環(huán)裝置在能量的有效利用和轉(zhuǎn)換方面具有重要的應(yīng)用意義。同時(shí)為基于微通道技術(shù)和納米技術(shù)的不可逆微納尺度熱泵裝置的設(shè)計(jì)制造和性能優(yōu)化提供重要依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種兩級(jí)微納米理想氣體工質(zhì)制冷機(jī)、制冷方法、終端、介質(zhì)，具體涉及一種基于熱尺寸效應(yīng)的兩級(jí)微納米理想氣體工質(zhì)制冷機(jī)。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于熱尺寸效應(yīng)的兩級(jí)微納米理想氣體工質(zhì)制冷機(jī)，所述基于熱尺寸效應(yīng)的兩級(jí)微納米理想氣體工質(zhì)制冷機(jī)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(wěn)定驅(qū)動(dòng)器；用于調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)功率形成穩(wěn)定氣流回路；

整機(jī)系統(tǒng)冷極傳熱模塊，用于進(jìn)行冷源溫度調(diào)節(jié)、傳熱方式控制、導(dǎo)熱材料熱導(dǎo)系數(shù)調(diào)節(jié)；

單個(gè)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?zé)崞鳌囟忍荻瓤刂蒲b置、工質(zhì)氣流；用于基于系統(tǒng)中等溫過(guò)程和等壓過(guò)程中的類(lèi)帕爾帖效應(yīng)和類(lèi)湯姆森效應(yīng)以及系統(tǒng)中回?zé)徇^(guò)程，構(gòu)成由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)等壓過(guò)程組成的氣體循環(huán)回路并實(shí)現(xiàn)熱抽運(yùn)；

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?dú)饬鞒隹诮涌谝约皽囟忍荻瓤刂蒲b置；用于將單個(gè)微納米熱尺寸制冷單元模塊進(jìn)行排列并組合成下層，進(jìn)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?dú)饬魅肟诮涌谝约皽囟忍荻瓤刂蒲b置；用于將單個(gè)微納米熱尺寸制冷單元模塊進(jìn)行排列并組合成上層，進(jìn)行有限速率的交換熱量；

整機(jī)系統(tǒng)熱極傳熱模塊，用于進(jìn)行熱源溫度調(diào)節(jié)、傳熱方式控制、導(dǎo)熱材料熱導(dǎo)系數(shù)調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步，所述外部功率輸入通道模塊包括：