【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于斯特林发动机，尤其涉及一种换向耦合的斯特林动力系统、设计方法及其运行方法。
技术介绍
1、斯特林循环因其“概括性卡诺循环”的特征，自问世以来，曾一度广受追捧。然而，传统斯特林发动机均使用蓄热器件作为回热器，要求蓄热器同时具备热容量大、蓄热能力好、流动阻力小等优点，给蓄热器的设计提出了很大的挑战。经过百余年的发展，常规斯特林回热器的综合性能依然不尽人意，不仅增加了系统阻力，还大幅增加了传热温差，最终因其部件复杂、成本高、效率低等问题，难以大面积推广。
2、近期有学者提出两台并联斯特林机换热式回热器的思路，拟通过回热换热，取代复杂的蓄热回热系统，但因斯特林机回热放热过程与回热吸热过程巨大的体积差异，导致该回热换热器无论如何设计，都无法满足耦合系统整个循环较高的回热效果，以至于该思路至今未见后续的深度研究，更遑论在实际工程中应用。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种换向耦合的斯特林动力系统、设计方法及其运行方法，主要用于解决现有技术中回热换热器无法兼顾两台并联斯特林机的使用场景的问题。
2、为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供一种换向耦合的斯特林动力系统，包括：
4、包括两套斯特林动力子系统，两套所述斯特林动力子系统共用一个所述回热换热器；
5、所述回热换热器内分设有热侧通道和冷侧通道，所述热侧通道用于容置处于回热放热过程的斯特林动力子系
6、在一些实施例中，所述热侧通道的换热面积大于冷侧通道的换热面积。
7、在一些实施例中，所述斯特林动力子系统包括加热器、活塞组件和冷却器，所述加热器的第一端与所述活塞组件的膨胀腔连接，所述冷却器的第一端与所述活塞组件的压缩腔连接，所述活塞组件与传动系统连接，所述加热器的第二端与所述冷却器的第二端根据其对应斯特林动力子系统的回热状态而切换其与所述回热换热器的热侧通道和冷侧通道的连接状态。
8、在一些实施例中，还包括第一换向阀和第二换向阀；两套所述斯特林动力子系统分别为第一动力子系统和第二动力子系统；
9、所述第一动力子系统和第二动力子系统的冷却器的第二端通过所述第一换向阀流通方向可切换地与所述热侧通道的第一端、所述冷侧通道的第一端连接；
10、所述第一动力子系统和第二动力子系统的加热器的第二端通过所述第二换向阀流通方向可切换地与所述热侧通道的第二端、所述冷侧通道的第二端连接。
11、在一些实施例中，还包括同步控制装置，分别与所述第一换向阀和第二换向阀电信号连接，用于控制所述第一换向阀和第二换向阀同步切换流通状态。
12、在一些实施例中，两套所述动力子系统的加热器由同一个恒温热源供热。
13、在一些实施例中，所述恒温热源是由地热能或太阳能直接或间接提供的热量。
14、第二方面，本专利技术提供一种换向耦合的斯特林动力系统设计方法，应用于如上述的一种换向耦合的斯特林动力系统，所述斯特林动力子系统在回热放热过程下的工质体积与回热加热过程下的工质体积之比为r1；
15、所述回热换热器中，热侧通道的换热面积与冷侧通道的换热面积之比为r2；
16、其中，r1/r2∈[0.5,1.5]。
17、第三方面，本专利技术提供一种应用于如上述的一种换向耦合的斯特林动力系统的运行方法，每一套所述斯特林动力子系统包括定温膨胀、定容放热、定温压缩、定容吸热四个过程，两套所述斯特林动力子系统以相差半个循环周期的方式耦合共用一个回热换热器；
18、当一套斯特林动力子系统处于定温膨胀过程，另一套则处于定温压缩过程；
19、当一套斯特林动力子系统处于定容吸热过程，另一套则处于定容放热过程；
20、所述回热换热器将两套斯特林动力子系统在定容回热过程中的定容吸热和定容放热过程耦合。
21、在一些实施例中，检测所述斯特林动力子系统中活塞组件的运动状态，判断每套所述斯特林动力子系统的运行状态；
22、控制回热放热之后、回热加热之前的斯特林动力子系统与回热换热器的冷侧通道连接；
23、控制回热加热之后、回热放热之前的斯特林动力子系统与回热换热器的热侧通道连接。
24、相比现有技术，本专利技术至少包括以下有益效果：
25、通过换向切换，两套斯特林动力子系统可以切换其与热侧通道、冷侧通道的连接状态，使得两套斯特林动力子系统可以耦合使用同一回热换热器，且高效切换利用其中的热侧通道和冷侧通道，以满足斯特林动力子系统在不同回热状态下对换热面积的需求；
26、通过在回热换热器内分设热侧通道和冷侧通道，使得热侧通道专门用于容置回热放热的工质，冷侧通道专门用于容置回热加热的工质，热侧通道和冷侧通道分别在其中形成稳定的温度梯度，提高管道寿命，系统安全性高，避免在回热换热器中换热两侧形成高低温往复切换的现象，进一步降低交变热应力，降低换热器管材低周疲劳。
27、下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种换向耦合的斯特林动力系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种换向耦合的斯特林动力系统，其特征在于，所述热侧通道的换热面积大于冷侧通道的换热面积。
3.如权利要求1所述的一种换向耦合的斯特林动力系统，其特征在于，
4.如权利要求1所述的一种换向耦合的斯特林动力系统，其特征在于，还包括第一换向阀和第二换向阀；两套所述斯特林动力子系统分别为第一动力子系统和第二动力子系统；
5.如权利要求4所述的一种换向耦合的斯特林动力系统，其特征在于，还包括同步控制装置，分别与所述第一换向阀和第二换向阀电信号连接，用于控制所述第一换向阀和第二换向阀同步切换流通状态。
6.如权利要求1至5任一项所述的一种换向耦合的斯特林动力系统，其特征在于，
7.如权利要求6所述的一种换向耦合的斯特林动力系统，其特征在于，
8.一种换向耦合的斯特林动力系统设计方法，应用于如权利要求1至7任一项所述的一种换向耦合的斯特林动力系统，其特征在于，
9.一种应用于如权利要求1至7任一项所述的一种换向耦合的斯特林动
10.如权利要求9所述的运行方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种换向耦合的斯特林动力系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种换向耦合的斯特林动力系统，其特征在于，所述热侧通道的换热面积大于冷侧通道的换热面积。
3.如权利要求1所述的一种换向耦合的斯特林动力系统，其特征在于，
4.如权利要求1所述的一种换向耦合的斯特林动力系统，其特征在于，还包括第一换向阀和第二换向阀；两套所述斯特林动力子系统分别为第一动力子系统和第二动力子系统；
5.如权利要求4所述的一种换向耦合的斯特林动力系统，其特征在于，还包括同步控制装置，分别与所述第一换向阀...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。