一种基于弹热效应的冷热联供装置制造方法及图纸

一种基于弹热效应的冷热联供装置，属于新型清洁高效制冷领域。方案如下：所述装置，包括电气动力结构、机械传动结构、能质运输结构，所述电气动力结构主要由电机和变频器组成，对所述的机械传动结构进行动力的输入，机械结构的拉伸与恢复使弹热材料产生热量与冷量，这些热量与冷量通过能质运输结构进行聚集与传输。本发明专利技术利用弹热材料的弹热性能，即材料通过受拉伸和恢复的力而引发材料内部的组织结构发生奥氏体与马氏体的相变产生制冷与制热的效应。本装置对弹热材料适应性结构设计，通过此装置对弹热材料进行循环拉伸与恢复，使之产生制冷与制热的效应，进而实现高效清洁制冷和制热的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于弹热效应的冷热联供装置
本专利技术属于新型清洁高效制冷领域，具体涉及一种基于弹热效应的冷热联供装置。
技术介绍
我国的能源供应结构里，煤炭、石油与天然气等不可再生资源占绝大部分，新能源和可再生能源开发不足，这不仅造成环境污染等一系列问题，也严重制约能源发展。另一方面，一些设备使用的制冷剂中含有大量有害元素，会对大自然造成不可挽回的损害。20世纪初以来，蒸汽压缩制冷技术已被广泛应用于空调、冰箱、移动空调等产品。据统计建筑能耗占全国能耗的25％，其中制冷和制热占55％～66％，如果空调的效率提升10％，那么每年可以节约37GW的电量。另一方面，该技术的大量使用也产生并加剧了诸多全球性的环境问题。早期的氯氟烃(CFC)、氢氯氟烃(HCFC)类制冷剂会产生臭氧破坏效应，其替代物氢氟烃(HFC)类制冷剂普遍会产生较强的温室效应。在2014年政府气候变化专门委员会(IPCC)发布的最新的评估报告中指出，自1901年至2012年，地表的平均温度上升了0.89℃，而预计在2016—2035年间，地表温度会继续上升0.3～0.7℃，这一气候变化将从经济发展和食品安全等多方面影响人类社会的可持续发展。进入21世纪以来，人们愈发重视臭氧空洞及全球变暖问题，为了应对这些传统制冷剂带来的臭氧空洞及全球变暖危机，亟需研发环境友好的新型制冷剂。在这样的情况下，越来越多的学者将目光聚集在新一代非蒸汽压缩制冷技术上，以期从根本上突破传统制冷剂在环境问题上的困境。弹热效应便是近年来新兴的一种非蒸汽压缩制冷方法的基础原理。弹热制冷是由应力场驱动弹热材料相变而产生制冷效应的固态制冷技术，基本原理在2004年被英国科学家提出，已被美国能源部认可为最具潜力的新型制冷技术。弹热材料制冷制热的原理是对弹热材料施加轴向载荷，材料在应力作用下由奥氏体转变为马氏体，熵减小并且对外放热，产生制热效应；去除载荷时，逆向的相变导致熵增大，从外界吸热，产生制冷效应。弹热制冷制热技术的特点是无任何环境破坏作用，与传统的蒸汽压缩式冰箱、空调相比，变形后改变熵的固体可能提供更高的效率；同时，它还具有更低的成本、更小的重量和体积，方便小型化。弹热制冷技术与蒸汽压缩制冷技术存在着两点显著区别：第一，由于采用应力拉伸式结构，弹热制冷技术需要进行周期性运行；第二，由于采用了“固态制冷剂”，弹热制冷技术需要额外的气态或液态载冷剂将弹热材料周期性产生的热量及冷量带走。基于这两点区别，弹热制冷系统的设计存在其特殊性。目前弹热制冷在系统层面的研究尚处于起步阶段，没有形成一个完整的热力循环系统。通过对弹热材料的材料力学性能的优化，可以使弹热技术的卡诺效率达到67％，高于如今被广泛应用的空气压缩原理制冷，其卡诺效率一般低于60％。并且这种制冷技术的材料可以应用天然橡胶、钓鱼线以及镍钛合金等多种普通材料，成本低，体积小，节能环保。但是现今还没有一种适用于弹热材料的系统化的装置，开发一种适用于弹热材料的装置对于节能环保以及环境的可持续性发展都具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于缓解传统制冷装置制冷剂的环境污染问题，并进一步提高能量转化效率，最大程度上节约能源，产生更多的制冷量与制热量，提供一种基于弹热效应的冷热联供装置，该装置基于弹热效应的制冷和制热过程，适应弹热材料的弹热性能而设计，通过各组成部件之间的相互配合，在实现弹热材料性能最大化的同时，实现基于弹热材料的冷热联供的循环系统，满足未来人类生活和发展中对高效制冷和制热技术的需求。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种基于弹热效应的冷热联供装置，所述装置包括电气动力模块、传动轴、两个齿轮、若干个螺栓、隔热海绵、挡风板、两个引流板、风扇和若干根弹热材料绳；所述两个齿轮均安装在传动轴上，两个齿轮的外圆周面均布加工有若干个平面，每个所述平面处均沿径向设有螺纹孔；所述电气动力模块驱动两个齿轮的同步转动；所述两个齿轮左右对称设置，每个齿轮与竖直平面之间的夹角为α，α＝3.16°，所述隔热海绵为圆柱状，高度为所述两个齿轮的最大距离；每个所述齿轮的若干个螺纹孔与若干个螺栓螺纹连接，每个齿轮通过其上的若干个螺栓与该齿轮外圆周面上的若干个平面的挤压作用将若干根弹热材料绳压紧固定，若干根弹热材料绳组合形成的空间内填充有隔热海绵；所述两个引流板上下对称设置，并设置在若干根弹热材料绳组合形成的空间的上方和下方，两个引流板位于同一侧均设有进风口，另一侧均设有出风口，引流板与隔热海绵不接触，所述两个引流板两侧之间形成的两个敞口，其中一个所述敞口固定有挡风板，另一个敞口敞开，所述风扇固定在挡风板的外侧。本专利技术相对于现有技术的有益效果为：1、本专利技术从弹热材料出发，利用其弹热特性，即弹热材料通过受拉伸和恢复的力而引发材料内部的组织结构发生奥氏体与马氏体的相变产生制冷与制热的效应。利用这种特性做出来的冷热联供装置具有高寿命、高效率、无排放的优点，有效地缓解了传统制冷装置制冷剂的环境污染问题。2、利用倾斜式轴向转动装置解决了弹热材料在应力作用下，不容易连续做功、热量不容易循环供给的问题。在较低成本的情况下，简化结构的同时能够完整实现弹热材料的弹热性能。3、风扇将空气经挡风板从引流板入口吹入，带走隔热海绵表面的丝产生的冷热量，实现能量在物质(空气)中的运输。由于采用了风扇、挡风板、引流板和隔热海绵组成的新颖的能质运输结构，解决了弹热材料在拉伸产生热量与恢复产生冷量的过程中存在的热量死区以及热量分布界限不明显的问题。4、利用弹热材料作为制冷制热原材料，其中天然橡胶、钓鱼线以及镍钛合金等多种普通材料都是弹热材料，装置成本低，在廉价原料的基础上能高效利用材料的弹热性能，同时无污染无排放，在节能减排上具有极大优势。另一方面，装置结构简单，制造简便，成本廉价，便于推广及产品的广泛使用。5、随着传统制冷技术的发展，制冷剂产生的温室效应、臭氧空洞等环境问题日益严重，亟需利用环保高效的新型制冷制热技术来缓解现在的环境问题，另外在能量利用上，此装置的能量利用效率比一般的传统制冷技术的效率高，间接的节约了能源与资源，市场需求良好。6、本装置结构简单，成本低廉，实现了对新型制冷技术(弹热效应制冷/制热)的利用，能够广泛应用于医学研究、物质分离技术、工业生产等领域以及日常生活中的保温冷却设备中，达到了节能减排的目的。7、由于装置制冷与制热产生的温度与环境温度的温度差比较小。如果想大规模的使用在所需温差较大的地方，需要将空气逐级加热，每级加热产生一点温差，将这些温差进行累积，最后会形成较大的温差以满足生产生活的需求。这样看来，本专利技术的装置就可以看成一个大装置其中的一个模块，即本申请可以通过模块化的思想，将温度分级，可以大规模工业化推广，尤其是在国家越来越重视环境问题的情况下。此装置制冷制热效果可观，高效率、高寿命、无污染，缓解现在日益严重的环境问题的同时节约大自然的资源，实现了节能减排，未来市场需求良好。附图说明图1为本专利技术装置的示意图；图2为本专利技术装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于弹热效应的冷热联供装置，其特征在于：所述装置包括电气动力模块、传动轴(2)、两个齿轮(4)、若干个螺栓(5)、隔热海绵(6)、挡风板(7)、两个引流板(8)、风扇(9)和若干根弹热材料绳(10)；/n所述两个齿轮(4)均安装在传动轴(2)上，两个齿轮(4)的外圆周面均布加工有若干个平面，每个所述平面处均沿径向设有螺纹孔；所述电气动力模块驱动两个齿轮(4)的同步转动；所述两个齿轮(4)左右对称设置，每个齿轮与竖直平面之间的夹角为α，α＝3.16°，所述隔热海绵(6)为圆柱状，高度为所述两个齿轮的最大距离；每个所述齿轮(4)的若干个螺纹孔与若干个螺栓(5)螺纹连接，每个齿轮(4)通过其上的若干个螺栓(5)与该齿轮(4)外圆周面上的若干个平面的挤压作用将若干根弹热材料绳(10)压紧固定，若干根弹热材料绳(10)组合形成的空间内填充有隔热海绵(6)；/n所述两个引流板(8)上下对称设置，并设置在若干根弹热材料绳(10)组合形成的空间的上方和下方，两个引流板(8)位于同一侧均设有进风口，另一侧均设有出风口，引流板(8)与隔热海绵(6)不接触，所述两个引流板两侧之间形成的两个敞口，其中一个所述敞口固定有挡风板(7)，另一个敞口敞开，所述风扇(9)固定在挡风板(7)的外侧。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于弹热效应的冷热联供装置，其特征在于：所述装置包括电气动力模块、传动轴(2)、两个齿轮(4)、若干个螺栓(5)、隔热海绵(6)、挡风板(7)、两个引流板(8)、风扇(9)和若干根弹热材料绳(10)；
所述两个齿轮(4)均安装在传动轴(2)上，两个齿轮(4)的外圆周面均布加工有若干个平面，每个所述平面处均沿径向设有螺纹孔；所述电气动力模块驱动两个齿轮(4)的同步转动；所述两个齿轮(4)左右对称设置，每个齿轮与竖直平面之间的夹角为α，α＝3.16°，所述隔热海绵(6)为圆柱状，高度为所述两个齿轮的最大距离；每个所述齿轮(4)的若干个螺纹孔与若干个螺栓(5)螺纹连接，每个齿轮(4)通过其上的若干个螺栓(5)与该齿轮(4)外圆周面上的若干个平面的挤压作用将若干根弹热材料绳(10)压紧固定，若干根弹热材料绳(10)组合形成的空间内填充有隔热海绵(6)；
所述两个引流板(8)上下对称设置，并设置在若干根弹热材料绳(10)组合形成的空间的上方和下方，两个引流板(8)位于同一侧均设有进风口，另一侧均设有出风口，引流板(8)与隔热海绵(6)不接触，所述两个引流板两侧之间形成的两个敞口，其中一个所述敞口固定有挡风板(7)，另一个敞口敞开，所述风扇(...

【专利技术属性】
技术研发人员：何玉荣，王进，郝思涵，高文强，高宏博，程珙，汪新智，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23