应用于微元回热系统的强化传热结构及强化传热方法技术方案

本发明专利技术公开了应用于微元回热系统的强化传热结构及强化传热方法，其中，应用于微元回热系统的，包括磁热性工质一、磁热性工质二和导热润滑块，磁热性工质一具有第一放热面，内部填充有导热材料；磁热性工质二具有第一吸热面，内部填充有导热材料；导热润滑块位于磁热性工质一和磁热性工质二之间，导热润滑块具有与第一放热面接触的第一面和与第一吸热面接触的第二面。本发明专利技术通过磁热性工质内填充导热材料，导热材料的导热性优于纯磁热性材料，优化磁热性工质内部的导热性能；可以在减少回热损失，提高回热效率的同时减少磁制冷机在回热过程中耗费的时间，从而可以提高磁制冷机运行的频率。

Enhanced heat transfer structure and method applied to micro element heat recovery system

【技术实现步骤摘要】
应用于微元回热系统的强化传热结构及强化传热方法
本专利技术涉及新型制冷
，特别是涉及一种应用于微元回热系统的强化传热结构及强化传热方法。
技术介绍
近年来，国际社会对温室气体的排放进行严格限制。人们迫切需要新型的制冷技术。室温磁制冷被认为是应对HFCs淘汰的技术路线之一。室温磁制冷技术是以磁热性材料在室温区的巨磁热效应(MagnetocaloricEffect,MCE)为基础的一种新型制冷技术。其相对于蒸气压缩制冷技术有无可比拟的优势：采用固态磁热性材料作为制冷工质，采用水等常见流体作为传热介质，环境友好、运行安静、工作压力低；基于磁热效应的理论制冷效率可达卡诺循环的60％，具有良好的节能潜力，可以间接减少温室气体的排放。因此，室温磁制冷技术有着良好的应用前景。磁制冷技术需要根据磁热效应设计合理有效的制冷循环才能实现制冷的目的，此前已有专利《一种用于室温磁制冷的并联微元回热系统》，专利申请公布号CN202931688A，该专利专利技术了一种用于室温磁制冷的并联微元回热系统，并详细阐述了该系统的主要部件及其结构。该系统回热过程的实现方式为：让回热器动盘处于强磁场内的高温磁热性材料向回热器动盘处于磁场外的低温磁热性材料放热，同时让回热器动盘处于磁场外的低温磁热性材料吸收来自于回热器动盘处于强磁场内的高温磁热性材料的热量。为了同时满足两个回热器动盘之间的传热和相互运动，设计了层间导热润滑模块位于两个回热器之间，层间导热润滑模块中填充导热润滑块让回热器动盘和回热器动盘充分贴合、接触。然而这样的回热方式存在导热传热速率较低的问题，磁热性材料作为室温磁制冷技术的核心，导热系数普遍偏低，这是材料本身的物理特性。导热问题的局限性是影响纯固态磁制冷性能的重要性能。对于微元回热循环来说，主要有两个可以进行进一步强化传热的方面：一是磁热性工质内部的传热强化，二是两个回热器之间的强化传热。
技术实现思路
本专利技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种应用于微元回热系统的强化传热结构及强化传热方法，优化了磁热性工质内部的导热性能。根据本专利技术的第一方面实施例，提供应用于微元回热系统的强化传热结构，包括：磁热性工质一，具有第一放热面，内部填充有导热材料；磁热性工质二，具有第一吸热面，内部填充有导热材料；导热润滑块，位于磁热性工质一和磁热性工质二之间，导热润滑块具有与第一放热面接触的第一面和与第一吸热面接触的第二面。根据本专利技术第一方面实施例所述的强化传热结构，所述导热材料呈平行结构状分布在磁热性工质一或/和磁热性工质二内。其中，磁热性工质一和磁热性工质二内填充有纯磁热性材料，纯磁热性材料和导热材料平行设置，具体的，导热材料与的纯磁热性材料沿着导热方向平行贴紧，便于纯磁热性材料产生的热量/冷量传递给所述的导热材料。导热材料的导热性优于纯磁热性材料。根据本专利技术第一方面实施例所述的强化传热结构，所述导热材料呈树形分叉结构状分布在磁热性工质一或/和磁热性工质二内，导热材料中呈树干的部分位于靠近导热润滑块的一端，导热材料中呈细长状树枝的部分位于远离导热润滑块的一端。其中，树形分叉结构使用拓扑优化的数学理论来计算，以最大传热能力为优化目标。具体的，靠近导热润滑块的导热材料较多，远离导热润滑块的导热材料的宽度占比开始减小，到达末端位置时导热材料呈细长状树枝分布。根据本专利技术第一方面实施例所述的强化传热结构，所述导热材料为铜或者银。铜或者银为导热性强且不具有磁性的金属，以便于将热量快速传递，并不产生干扰磁热性工质一和磁热性工质二的正常工作的磁场。根据本专利技术第一方面实施例所述的强化传热结构，所述导热润滑块为帕尔贴或者均温板，提高磁热性工质一和磁热性工质二之间的传热效率。根据本专利技术的第二方面实施例，提供应用于微元回热系统的强化传热方法，磁热性工质一在磁场内加磁加热，磁热性工质一的热量通过导热材料传递到第一放热面，经第一放热面向导热润滑块传递；位于磁场外的磁热性工质二通过第一吸热面从导热润滑块接触吸收热量，通过磁热性工质二内的导热材料将热量传递到磁热性工质二的另一端。根据本专利技术第二方面实施例所述的强化传热方法，当导热润滑块为帕尔贴时，帕尔贴通电后，第一面与第一放热面接触吸收第一放热面的热量，第二面与第一吸热面接触并将热量送至第一吸热面。根据本专利技术第二方面实施例所述的强化传热方法，当导热润滑块为均温板时，均温板的第一面为蒸发端，均温板的第二面为冷凝端，蒸发端与第一放热面接触吸收，蒸发端受热，毛细材料中的工作液体蒸发，蒸汽流向冷凝端，冷凝端和第一吸热面接触，蒸汽凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发端，如此循环不已，提高磁热性工质一和磁热性工质二之间的传热效率。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过磁热性工质内填充导热材料，导热材料的导热性优于纯磁热性材料，优化磁热性工质内部的导热性能；采用帕尔贴或均温板强化磁热性工质一和磁热性工质二之间的传热过程；采用上述两种强化传热结构的一种或者多种，可以在减少回热损失，提高回热效率的同时减少磁制冷机在回热过程中耗费的时间，从而可以提高磁制冷机运行的频率，使制冷系统在有效增加回热器传热效能的同时，增加单位时间磁处理磁制冷材料的质量，保证系统有足够的制冷量输出，充分发挥磁制冷材料制冷效能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。图1是本专利技术实施例中导热材料呈平行结构状的结构示意图；图2是本专利技术实施例中导热材料呈树形分叉结构状的结构示意图。具体实施方式本部分将详细描述本专利技术的具体实施例，本专利技术之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本专利技术的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本专利技术保护范围的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。本专利技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属
技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本专利技术中的具体含义。微元回热系统包括电机、传动装置、磁制冷回热器、连接所述磁制冷回热器吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.应用于微元回热系统的强化传热结构，其特征在于，包括：/n磁热性工质一，具有第一放热面，内部填充有导热材料；/n磁热性工质二，具有第一吸热面，内部填充有导热材料；/n导热润滑块，位于磁热性工质一和磁热性工质二之间，导热润滑块具有与第一放热面接触的第一面和与第一吸热面接触的第二面。/n

【技术特征摘要】
1.应用于微元回热系统的强化传热结构，其特征在于，包括：
磁热性工质一，具有第一放热面，内部填充有导热材料；
磁热性工质二，具有第一吸热面，内部填充有导热材料；
导热润滑块，位于磁热性工质一和磁热性工质二之间，导热润滑块具有与第一放热面接触的第一面和与第一吸热面接触的第二面。


2.根据权利要求1所述的应用于微元回热系统的强化传热结构，其特征在于：所述导热材料呈平行结构状分布在磁热性工质一或/和磁热性工质二内。


3.根据权利要求1或2所述的应用于微元回热系统的强化传热结构，其特征在于：所述导热材料呈树形分叉结构状分布在磁热性工质一或/和磁热性工质二内，导热材料中呈树干的部分位于靠近导热润滑块的一端，导热材料中呈细长状树枝的部分位于远离导热润滑块的一端。


4.根据权利要求1所述的应用于微元回热系统的强化传热结构，其特征在于：所述导热材料为铜或者银。


5.根据权利要求1所述的应用于微元回热系统的强化传...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫江虹，郭郑道，陆必旺，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44