一種分離式熱管室溫磁制冷裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于制冷設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用動力型分離式熱管的室溫磁制冷技術(shù)系統(tǒng)裝置，特別是一種分離式熱管室溫磁制冷裝置。
【背景技術(shù)】
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[0002]隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷深入發(fā)展，工業(yè)發(fā)展引起了一系列不容忽視的能源和環(huán)境問題，如常規(guī)能源日漸枯竭，環(huán)境污染日益嚴(yán)重。目前，人類能源有近三分之一消耗在制冷中，因此制冷技術(shù)的發(fā)展對人類的生存、環(huán)境的保護(hù)、新能源、新材料的研發(fā)和應(yīng)用、以及可持續(xù)發(fā)展都極為重要?，F(xiàn)代制冷技術(shù)基本上都是基于傳統(tǒng)氣體壓縮膨脹實現(xiàn)的，該過程采用的工質(zhì)大多為氟利昂，該工質(zhì)會加重溫室效應(yīng)，破壞大氣臭氧層，并且氟利昂制冷劑制冷效率低，能耗大；系統(tǒng)需要壓縮機，運行不可靠，容易發(fā)生故障，且噪音大；因此，傳統(tǒng)的制冷方式急需要改變。相比于傳統(tǒng)氣體壓縮制冷而言，磁制冷技術(shù)所用工質(zhì)是環(huán)境友好型物質(zhì)，對環(huán)境無污染；磁制冷的效率是卡諾循環(huán)的30%?60%，而氣體壓縮制冷僅僅為5%?10%，因而具有高效節(jié)能的特點；而且磁制冷無需壓縮機，運動部件少且轉(zhuǎn)速緩慢，可大幅度降低系統(tǒng)振動與噪聲，因而系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、使用壽命長。
[0003]目前，磁制冷大都采用普通熱交換器進(jìn)行熱量傳遞，普通熱交換器的換熱效率相對較低，而熱管是一種高密度、低能耗的冷熱能量輸運系統(tǒng)，其優(yōu)勢在于:熱管系統(tǒng)中的工質(zhì)依靠相變換熱輸運能量，需要的制冷劑量比較少，結(jié)構(gòu)可以非常緊湊，單位體積換熱面積非常大；導(dǎo)熱性好，相變換熱溫度變化很小，傳熱系數(shù)較高，尤其是動力型分離式熱管，無論從高效性還是從節(jié)能性角度考慮，都優(yōu)于普通換熱器，而且運行穩(wěn)定可靠，不易損壞，使用壽命長，維護(hù)成本相對較低。所以，將分離式熱管應(yīng)用于磁制冷技術(shù)中具有廣闊的開發(fā)前景和良好的社會效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有制冷技術(shù)的不足，尋求設(shè)計一種應(yīng)用動力型分離式熱管的室溫磁制冷裝置；該裝置系統(tǒng)安裝結(jié)構(gòu)不受空間限制、高效節(jié)能、運行穩(wěn)定、無噪音、對環(huán)境無污染、使用壽命長。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的制冷原理通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):一是主機由磁制冷機、兩套動力型分離式熱管組成，磁制冷機去磁時放出冷量，磁化時放出熱量，第一套熱管的冷凝段從磁制機冷端蓄冷液中吸收冷量，在蒸發(fā)段將冷量放出，達(dá)到制冷目的；第二套熱管的蒸發(fā)段從磁制冷機熱端蓄冷液中吸收熱量，在冷凝段將熱量放出；二是動力型分離式熱管由蒸發(fā)段、冷凝段、絕熱段、溶液循環(huán)栗、儲液罐組成，每套熱管的具體工作過程是:溶液循環(huán)栗從儲液罐中抽取液體工質(zhì)，提升壓力后的液體工質(zhì)進(jìn)入熱管蒸發(fā)段中，在熱管蒸發(fā)段中的液體工質(zhì)放出冷量，發(fā)生液-氣相變過程，轉(zhuǎn)化為氣液兩相流后進(jìn)入熱管冷凝段中，氣液兩相流工質(zhì)在熱管冷凝段中放出熱量，完全冷凝為液體工質(zhì)，該液體工質(zhì)由冷凝段進(jìn)入儲液罐，儲液罐中的液體工質(zhì)再次經(jīng)絕熱段被抽入溶液循環(huán)栗，如此循環(huán)往復(fù)，實現(xiàn)能量的傳遞；三是蓄冷液由磁制冷機提供，磁制冷機去磁時放出的冷量提供給冷端蓄冷液，磁制冷機磁化時放出的熱量提供給熱端蓄冷液；磁制冷機適用于固定式磁制冷機、旋轉(zhuǎn)式磁制冷機和往復(fù)式磁制冷機，所用工質(zhì)適用于固體材料、磁液體材料和納米材料的蓄冷液；四是磁制冷機由單個磁制冷機組成，或多個磁制冷機串聯(lián)組成，或由多個磁制冷機并聯(lián)組成；磁制冷機多個串聯(lián)使用時，不同磁制冷機的溫跨不同，中間用一套熱管連接，從而擴大整個系統(tǒng)的溫度跨度，以使該系統(tǒng)更好的適應(yīng)室溫環(huán)境；五是分離式熱管蒸發(fā)段流體為下進(jìn)上出，冷凝段為上進(jìn)下出，蒸發(fā)段和冷凝段由單根管組成，或由多根管組成；熱管工質(zhì)根據(jù)不同的溫度區(qū)間選用不同的工質(zhì)，熱管所用的循環(huán)動力由液體相變?yōu)闅怏w所產(chǎn)生的推動力和溶液循環(huán)栗共同提供，無需吸液芯和高度差；熱管蒸發(fā)段和冷凝段水平放置，或垂直放置，熱管絕熱段根據(jù)實際情況加長，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離運輸；所用溶液循環(huán)栗是定頻栗，或是變頻栗；六是裝置系統(tǒng)用于空調(diào)、冰箱、冷柜等制冷系統(tǒng)中，或用于熱栗制熱系統(tǒng)中，用于帶回風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)時，通過混合室，將一套熱管系統(tǒng)中獲得的回風(fēng)與新風(fēng)混合，將能量傳遞給另一套熱管系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的回收利用。
[0006]本發(fā)明涉及的主體裝置的主體結(jié)構(gòu)包括進(jìn)口熱流體、第一套熱管蒸發(fā)段、第一套熱管、第一套熱管冷凝段進(jìn)口流體、第一套熱管冷凝段、磁制冷機蓄冷器冷端進(jìn)口流體、磁制冷機蓄冷器冷端、第一套磁制冷機、磁制冷機蓄冷器熱端、磁制冷機蓄冷器熱端出口流體、第二套熱管蒸發(fā)段、第二套熱管、第二套熱管冷凝段進(jìn)口流體、第二套熱管冷凝段、出口熱流體、出口冷流體、第一套熱管蒸發(fā)段進(jìn)口流體、第一套熱管溶液循環(huán)栗、第一套熱管儲液罐、磁制冷機蓄冷器冷端出口流體、磁制冷機蓄冷器熱端進(jìn)口流體、第二套熱管蒸發(fā)段進(jìn)口流體、第二套熱管溶液循環(huán)栗、第二套熱管儲液罐和進(jìn)口冷流體；第一套磁制冷機去磁時放出冷量，磁制冷機蓄冷器冷端進(jìn)口流體從蓄冷器冷端的上部進(jìn)入吸收冷量后，磁制冷機蓄冷器冷端出口流體從下部流出；第一套磁制冷機磁化時放出熱量，磁制冷機蓄冷器熱端進(jìn)口流體從磁制冷機蓄冷器熱端下部進(jìn)入吸收熱量后，磁制冷機蓄冷器熱端出口流體從上部流出；第一套熱管由第一套熱管蒸發(fā)段、第一套熱管冷凝段、第一套熱管溶液循環(huán)栗和第一套熱管儲液罐組成；第一套熱管的循環(huán)過程為:第一套熱管溶液循環(huán)栗從第一套熱管儲液罐中抽取液體工質(zhì)，提升壓力后的液體工質(zhì)作為第一套熱管蒸發(fā)段進(jìn)口流體進(jìn)入第一套熱管蒸發(fā)段中，在第一套熱管蒸發(fā)段中的液體工質(zhì)放出冷量，發(fā)生液-氣相變過程，轉(zhuǎn)化為氣液兩相流后作為第一套熱管冷凝段進(jìn)口流體從第一套熱管蒸發(fā)段的上部流出，進(jìn)入第一套熱管冷凝段中，氣液兩相流工質(zhì)在第一套熱管冷凝段中放出熱量，完全冷凝為液體工質(zhì)，該液體工質(zhì)從第一套熱管冷凝段下部流出進(jìn)入第一套熱管儲液罐，第一套熱管儲液罐的液體工質(zhì)再經(jīng)過絕熱后被抽入第一套熱管溶液循環(huán)栗，如此循環(huán)往復(fù)，實現(xiàn)能量的傳遞；第一套熱管冷凝段使磁制冷機蓄冷器冷端出口流體從其下部流入，并在第一套熱管冷凝段中將冷量傳遞給熱管工質(zhì)，再使磁制冷機蓄冷器冷端進(jìn)口流體從其上部流出；第一套熱管蒸發(fā)段中的液體工質(zhì)發(fā)生液-氣相變過程放出冷量，外界進(jìn)口熱流體進(jìn)入第一套熱管蒸發(fā)段中吸收該冷量成為出口冷流體，從而實現(xiàn)制冷功效；第二套熱管由第二套熱管蒸發(fā)段、第二套熱管冷凝段、第二套熱管溶液循環(huán)栗和第二套熱管儲液罐組合而成；第二套熱管的循環(huán)過程為:第二套熱管溶液循環(huán)栗從第二套熱管儲液罐中抽取液體工質(zhì)，提升壓力后的液體工質(zhì)作為第二套熱管蒸發(fā)段進(jìn)口流體進(jìn)入第二套熱管蒸發(fā)段中，在第二套熱管蒸發(fā)段中的液體工質(zhì)放出冷量，發(fā)生液-氣相變過程，轉(zhuǎn)化為氣液兩相流后作為第二套熱管冷凝段進(jìn)口流體從第二套熱管蒸發(fā)段的上部流出，進(jìn)入第二套熱管冷凝段中，氣液兩相流工質(zhì)在第二套熱管冷凝段中放出熱量，完全冷凝為液體工質(zhì)，該液體工質(zhì)從第二套熱管冷凝段下部流出進(jìn)入第二套熱管儲液罐，第二套熱管儲液罐的液體工質(zhì)再次經(jīng)過絕熱后被抽入第二套熱管溶液循環(huán)栗，如此循環(huán)往復(fù)，實現(xiàn)能量的傳遞；第二套熱管蒸發(fā)段使磁制冷機蓄冷器熱端出口流體從其上部流入，在第二套熱管蒸發(fā)段中將熱量傳遞給熱管工質(zhì)，再使磁制冷機蓄冷器熱端進(jìn)口流體從其下部流出；第二套熱管冷凝段中的氣液兩相流體工質(zhì)放出熱量，完全冷凝為液體工質(zhì)，外界進(jìn)口冷流體進(jìn)入第二套熱管冷凝段中吸收該熱量，成為出口熱流體，從而實現(xiàn)制熱功效。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，一是磁制冷的效率是卡諾循環(huán)的30%?60%，而氣體壓縮制冷僅僅為5%?10%，磁制冷的效率一般要比蒸汽壓縮式制冷高20%?30%，因而具有高效節(jié)能的特點；二是該系統(tǒng)無需壓縮機，運動部件少且轉(zhuǎn)速緩慢，可大幅降低系統(tǒng)的振動與噪聲，具有穩(wěn)定可靠、噪音少、使用壽命長的特點；三是該系統(tǒng)所用工質(zhì)取代傳統(tǒng)的氟利昂，具有安全、無毒、對環(huán)境無污染的特點；四是該系統(tǒng)采用動力型分離式熱管，該熱管中的工質(zhì)依靠相變換熱輸運能量，需要的制冷劑量較少，結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積換熱面積大，導(dǎo)熱性好，相變換熱溫度變化小，傳熱系數(shù)高；采用溶液栗提供循環(huán)動力，無吸液芯結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)冷凝段可水平布置也可垂直布置；其整體設(shè)計原理可靠，高效節(jié)能，結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定可靠，使用壽命長，維護(hù)成本低，節(jié)省能源，應(yīng)用環(huán)境友好。
【附圖說明】
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[0008]圖1為本發(fā)明主體裝置的流程結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明增加回風(fēng)系統(tǒng)的流程結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0010]圖3為本發(fā)明主體裝置串聯(lián)應(yīng)用的流程原理示意圖。
【具體實施方式】
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[0011]下面通過實施例并結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明。
[0012]實施例1:
[0013]本實施例涉及的主體裝置的主體結(jié)構(gòu)包括進(jìn)口熱流體1、第一套熱管蒸發(fā)段2、第一套熱管3、第一套熱管冷凝段進(jìn)口流體4、第一套熱管冷凝段5、磁制冷機蓄冷器冷端進(jìn)口流體6、磁制冷機蓄冷器冷端7、第一套磁制冷機8、磁制冷機蓄冷器熱端9、磁制冷機蓄冷器熱端出口流體10、第二套熱管蒸發(fā)段11、第二套熱管12、第二套熱管冷凝段進(jìn)口流體13、第二套熱管冷凝段14、出口熱流體15、出口冷流體16、第一套熱管蒸發(fā)段進(jìn)口流體17、第一套熱管溶液循環(huán)栗18、第一套熱管儲液罐19、磁制冷機蓄冷器冷端出口流體20、磁制冷機蓄冷器熱端進(jìn)口流體21、第二套熱管蒸發(fā)段進(jìn)口流體22、第二套熱管溶液循環(huán)栗23、第二套熱管儲液罐24和進(jìn)口冷流體25 ;第一套磁制冷機8去磁時放出冷量，磁制冷機蓄冷器冷端進(jìn)口流體6從蓄冷器冷端7的上部進(jìn)入吸收冷量后，磁制冷機蓄冷器冷端出口流體20從下部流出；第一套磁制冷機8磁化時放出熱量，磁制冷機蓄冷器熱端進(jìn)口流體21從磁制冷機蓄冷器熱端9下部進(jìn)入吸收熱量后，磁