[发明专利]一种斯特林热机散热器

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种散热器，具体为一种斯特林热机散热器。

背景技术

斯特林热机的热量流经加热器、回热器、散热器形成热流，方能输出功率。需要热量高效传递是加热器、回热器、散热器的共同特性。加热器普遍是较粗的管道；回热器是丝网结构；散热器则用很细的金属管。现有不同类型斯特林热机的加热器、回热器、散热器结构大同小异。最近授权的中国专利斯特林可逆热机(200710050949.2)是不同于以前类型的斯特林热机，其加热器、回热器、散热器结构也与现有各类型斯特林热机不同。加热器适宜采用环形加热器，回热器使用逆流换热式回热器为好，散热器还没有理想的设计方案。

斯特林可逆热机散热器现有方案是将回热器与热量流出端气缸的连接管放在二级密封腔内，气缸和连接管所放热量都经热交换器传出散热，二级密封腔内还要设置工质换热回路，依靠涡轮形成气流强制换热。其结果必然导致热负荷大、散热效果差、能耗大。

斯特林可逆热机需要散发到环境的热量包含两部分：一是热量流出端气缸所散发热量；二是连接管所散发热量。热量流出端气缸置于二级密封腔内，只有通过热交换器才能将热量传出二级密封腔。而连接管则可以尽量布置在二级密封腔外，在热量流出端气缸头部位置才进入二级密封腔，连通气缸。如此布局，百分之六十以上的热量都可由连接管在二级密封腔外散发，热交换器的热负荷大幅度降低，散热效果好。

发明内容

本发明的目的是解决斯特林可逆热机热量流出端气缸与连接管采用不同的换热方式，分别在二级密封腔内外散热，增大热量流出端散热能力问题。

为了实现上述目的，本发明的方案是：其结构包括一个热交换器、一个热交换器外罩、一个气缸换热套、若干换热片、数组连接管。热交换器内壁上有充有换热介质的气缸换热套，热交换器外壁上有若干换热片。热交换器外壁、两端板之间、热交换器外罩以内的环形空间内有数组连接管，每一组连接管的一端进入充有换热介质的气缸换热套内与气缸连通，每一组连接管的另一端与回热器连通。热交换器外罩上靠近两端各有一连接管。

所述连接管组的组数与热机工作腔数目相等。

所述连接管组有若干根连接管，可多达二百根以上。

所述气缸换热套是在热交换器内壁上、包容气缸及其连接管的环形密闭空间，或是在热交换器内壁上、包容气缸及其连接管、呈环状排列的若干密闭空间。

所述换热介质是比热容大的液体或导热系数大的固体，如水、不锈钢。

所述热交换器外罩上两个连接管的中心线都与环形空间相切。

本发明的优点在于：一是连接管在热交换器外散热，只有热量流出端气缸靠热交换器散热，降低了热交换器负荷。二是换热介质传热的传热量大。三是取消涡轮，降低成本，减少能耗。

附图说明

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明除去外罩的结构示意图；

图1是具有四个工作腔的斯特林热机散热器，热交换器内壁有四个扇形密闭空间组成气缸换热套。每个扇形密闭空间内有一个气缸及其连接管的一端。连接管的主要部分在热交换器外壁、两端板之间、热交换器外罩以内的环形空间内。热交换器外罩上靠近两端板各有一连接管。

图2是具有四个工作腔的斯特林热机散热器除去外罩的结构示意图。环形空间内有四组连接管。每组连接管一端在气缸头部位置穿过热交换器进入气缸换热套并连通气缸，另一端穿过端板与回热器连通。每组连接管由二根管子径向排列组成。每组连接管呈螺旋状。热交换器外壁上有数片环状散热片。

具体实施方式

按四个热量流入端气缸超前四个热量流出端气缸90度相角的连接方式，将图1所示的斯特林热机散热器四组连接管分别连通相应的回热器，再经各自的加热器连通热量流入端气缸，形成四个工作腔。热交换器外罩上的两个连接管，一个接冷却介质供给源，另一个接冷却介质排放处。冷却介质通常采用空气或水。采用空气冷却时，不强制冷却都能满足散热要求的前提下，拆除热交换器外罩直接风冷。

太阳能热发电、火力发电等所用大功率的斯特林发动机换热量大，又是回定装置，选用水作冷却介质比较好；轿车、碟式太阳能热发电等所用中小功率的斯特林发动机，又是移动装置，选用空气作冷却介质比较方便可靠。

本发明的工作过程是：四个工作腔斯特林可逆热机的每个工作腔的运行状况完全一样，只是相邻两个工作腔相角相差90度。每个工作腔都依次按等温膨胀过程、等容放热过程、等温压缩过程、等容吸热过程循环运行。处于等温膨胀过程时，热量流入端气缸容积由半缸变满缸，热量流出端气缸容积由零变半缸，从加热器和回热器吸热；处于等容放热过程时，热量流入端气缸容积由满缸变半缸，热量流出端气缸容积由半缸变满缸，向回热器放热；处于等温压缩过程时，热量流入端气缸容积由半缸变为零，热量流出端气缸容积由满缸变半缸，向散热器放热；处于等容吸热过程时，热量流入端气缸容积由零变半缸，热量流出端气缸容积由半缸变为零，从加热器吸热。热量流出端气缸放出的热量经换热介质传到热交换器外壁及其换热片上。冷却介质不断从热交换器外罩上的一个连接管进入环形空间，将热交换器外壁及其换热片上的热量和连接管放出的热量带走，经另一个连接管流出环形空间。