本實(shí)用新型涉及斯特林熱機(jī)冷卻技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種采用液態(tài)金屬散熱的斯特林熱機(jī)冷卻器。

背景技術(shù)：

冷卻器是斯特林熱機(jī)的關(guān)鍵部件之一，工質(zhì)在等溫壓縮過(guò)程產(chǎn)生的壓縮熱由冷卻器中的散熱介質(zhì)帶走。目前，傳統(tǒng)的斯特林熱機(jī)冷卻器通常采用水或水和乙二醇的混合物作為散熱介質(zhì)，通過(guò)風(fēng)機(jī)的強(qiáng)制對(duì)流方式將散熱介質(zhì)熱量散失到環(huán)境中。當(dāng)采用水為散熱介質(zhì)時(shí)，由于水的導(dǎo)熱系數(shù)有限，因此冷卻器體積較為龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于斯特林熱機(jī)的集成化和小型化，并且工質(zhì)會(huì)產(chǎn)生較大的壓力損失，輸出功率降低。

另一方面，對(duì)于現(xiàn)有的冷卻器，大功率斯特林熱機(jī)的冷卻器多采用管束式冷卻器，該冷卻器管束較長(zhǎng)，造成工質(zhì)壓力損失較大，輸出功率較低；而對(duì)于小功率斯特林熱機(jī)的冷卻器多采用空氣作為對(duì)流換熱介質(zhì)的翅片式換熱器，該換熱器與管壁之間的接觸熱阻較大，冷卻效果較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本實(shí)用新型的目的是提供一種冷卻效果好且有利于斯特林熱機(jī)小型化的采用液態(tài)金屬散熱的斯特林熱機(jī)冷卻器。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種采用液態(tài)金屬散熱的斯特林熱機(jī)冷卻器，包括換熱裝置和散熱裝置；

所述換熱裝置設(shè)置有密閉換熱室，所述密閉換熱室內(nèi)容置有液態(tài) 金屬，所述換熱裝置用于對(duì)斯特林熱機(jī)中的工質(zhì)進(jìn)行換熱冷卻；

所述散熱裝置與所述換熱裝置連接，用于將換熱后的所述密閉換熱室吸收的熱量散失到外界。

優(yōu)選的，所述換熱裝置包括工質(zhì)進(jìn)口和工質(zhì)出口，用于循環(huán)輸送所述斯特林熱機(jī)中的工質(zhì)。

優(yōu)選的，所述換熱裝置采用殼管式換熱器。

優(yōu)選的，所述散熱裝置包括輸入端和輸出端，所述輸入端通過(guò)第一管路與所述密閉換熱室連通，所述輸出端通過(guò)第二管路與所述密閉換熱室連通，用于使所述密閉換熱室內(nèi)的液態(tài)金屬通過(guò)所述散熱裝置進(jìn)行循環(huán)散熱。

優(yōu)選的，在所述第一管路和/或所述第二管路上設(shè)置有電磁泵，用于提供所述密閉換熱室與所述散熱裝置相互輸送所述液態(tài)金屬的驅(qū)動(dòng)力。

優(yōu)選的，所述散熱裝置采用翅片式散熱器。

優(yōu)選的，所述密閉換熱室包括筒體，在所述筒體的兩端分別可拆卸地連接有蓋板。

優(yōu)選的，所述散熱裝置包括多個(gè)翅片，各所述翅片插置在所述密閉換熱室的所述筒體的側(cè)壁上，且各所述翅片插入所述密閉換熱室內(nèi)側(cè)壁的一端所圍成空間與所述斯特林熱機(jī)的冷端外壁相匹配。

優(yōu)選的，所述翅片為長(zhǎng)方形或三角形結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述換熱裝置的所述密閉換熱室采用金屬材料或陶瓷材料制成。

(三)有益效果

本實(shí)用新型提供的一種采用液態(tài)金屬散熱的斯特林熱機(jī)冷卻器，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本實(shí)用新型在密閉換熱室中容置有液態(tài)金屬，由于液態(tài)金屬具有較低的熔點(diǎn)和較高的沸點(diǎn)，能夠在較大的溫度范圍內(nèi)保持液態(tài)，不會(huì)發(fā)生相變；同時(shí)，具有良好的導(dǎo)電能力和高于非金 屬冷卻劑的熱導(dǎo)率，因此利用液態(tài)金屬良好的導(dǎo)熱性和較寬的液態(tài)溫區(qū)，能夠有效縮小冷卻器體積，降低工質(zhì)流經(jīng)冷卻器的壓降，有利于斯特林熱機(jī)的小型化和提高斯特林熱機(jī)的效率。2、本實(shí)用新型的換熱裝置中由于設(shè)置有多根輸送工質(zhì)的內(nèi)管，在密閉換熱室中容置有液態(tài)金屬，散熱裝置通過(guò)管路與的密閉換熱室連通，因此工質(zhì)可與液態(tài)金屬進(jìn)行可持續(xù)的循環(huán)間壁換熱工作，提高了冷卻效率。3、本實(shí)用新型的散熱裝置由于通過(guò)多個(gè)翅片插置在密閉換熱室的側(cè)壁上，且液態(tài)金屬直接與斯特林熱機(jī)冷端接觸，因此可以有效減小冷卻器與管壁之間的接觸熱阻，同時(shí)增大翅片的換熱面積，增強(qiáng)換熱效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例1的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例1中的換熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例1中的變徑接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的實(shí)施例1中的隔板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型的實(shí)施例2的安裝示意圖；

圖6為圖5的剖視圖；

圖7為本實(shí)用新型的實(shí)施例2的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實(shí)用新型的實(shí)施例2的密閉換熱室的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本實(shí)用新型的實(shí)施例2的蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例的裝置適用于大功率的斯特林熱機(jī)，其包括換熱裝置1和散熱裝置2；換熱裝置1設(shè)置有密閉換熱室3，密閉換熱室3內(nèi)容置有液態(tài)金屬12，換熱裝置1用于對(duì)斯特林熱機(jī)中的 工質(zhì)進(jìn)行換熱冷卻；散熱裝置2與換熱裝置1連接，用于將換熱后的密閉換熱室3吸收的熱量散失到外界。

如圖2所示，換熱裝置1包括工質(zhì)進(jìn)口4和工質(zhì)出口5，工質(zhì)進(jìn)口4和工質(zhì)出口5分別通過(guò)一個(gè)變徑接頭6與密閉換熱室3的兩端連接。

在密閉換熱室3內(nèi)水平設(shè)置有多根均布的內(nèi)管7，各內(nèi)管7的兩端分別與密閉換熱室3的兩端連接，并與變徑接頭6內(nèi)部空間連通，用于將通過(guò)工質(zhì)進(jìn)口4流入到變徑接頭6中的工質(zhì)可通過(guò)各內(nèi)管7輸送到密閉換熱室3中與液態(tài)金屬12換熱，然后從工質(zhì)出口5輸送回斯特林熱機(jī)中循環(huán)工作。

其中，如圖3所示，變徑接頭6采用中空的圓錐形結(jié)構(gòu)，且圓錐形結(jié)構(gòu)的大端與密閉換熱室3的端部連接，圓錐形結(jié)構(gòu)的小端與工質(zhì)進(jìn)口4或工質(zhì)出口5連接。

為了穩(wěn)固密閉換熱室3中的各內(nèi)管7，如圖4所示，在密閉換熱室3中豎直設(shè)置有多個(gè)支撐隔板8，各支撐隔板8間隔布置并分別依次連接在密閉換熱室3的內(nèi)側(cè)上壁面和下壁面上，用以形成使液態(tài)金屬12上下彎曲流動(dòng)的空間。

如圖1所示，散熱裝置2包括輸入端和輸出端，輸入端通過(guò)管路9與密閉換熱室3連通，輸出端通過(guò)管路9與密閉換熱室3連通，用于將密閉換熱室3內(nèi)的液態(tài)金屬12通過(guò)散熱裝置2進(jìn)行循環(huán)散熱。

其中，在兩管路9上設(shè)置有電磁泵10，用于提供密閉換熱室3與散熱裝置2相互輸送液態(tài)金屬12的驅(qū)動(dòng)力。

為了實(shí)現(xiàn)高效換熱，裝置小型化、傳熱面積大以及壓力損失小的目的，換熱裝置1可優(yōu)選殼管式換熱器。

需要說(shuō)明的是，換熱裝置1中的各個(gè)部件之間可以是焊接而成或直接使用模具壓鑄成型，以防止工質(zhì)和液態(tài)金屬12泄露。

上述實(shí)施例中，電磁泵10為直流電磁泵或感應(yīng)式電磁泵。

上述實(shí)施例中，工質(zhì)為斯特林熱機(jī)的工作介質(zhì)，可以為氫氣、氦氣、空氣等。

上述實(shí)施例中，換熱裝置1的密閉換熱室3采用金屬材料或陶瓷材料制成，其中，優(yōu)選的金屬材料為銅。

上述實(shí)施例中，散熱裝置2可采用翅片式散熱器自然對(duì)流散熱，也可以采用風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流散熱。

上述實(shí)施例中，液態(tài)金屬12為低熔點(diǎn)金屬或其合金，可以為鎵及鎵基合金，銦基合金或鈉鉀合金。不同的含量配比可以得到不同熔點(diǎn)和熱導(dǎo)率的液態(tài)金屬12合金。

本實(shí)施例中的裝置在工作時(shí)，斯特林熱機(jī)中的工質(zhì)首先通過(guò)工質(zhì)進(jìn)口4流入到密閉換熱室3中的各內(nèi)管7中，密閉換熱室3內(nèi)容置的液態(tài)金屬12與內(nèi)管7中的工質(zhì)進(jìn)行間壁換熱，換熱冷卻后的工質(zhì)通過(guò)工質(zhì)出口5輸送回斯特林熱機(jī)中循環(huán)工作。同時(shí)，由于液態(tài)金屬12和工質(zhì)存在溫差，工質(zhì)通過(guò)內(nèi)管7釋放熱量，而密閉換熱室中的液態(tài)金屬12吸收熱量，吸收熱量后的液態(tài)金屬12在管路9和電磁泵10的共同作用下，被輸送到散熱裝置中進(jìn)行散熱，將液態(tài)金屬12的熱量散失到外界環(huán)境后經(jīng)管路9流回密閉換熱室3中繼續(xù)循環(huán)工作。

實(shí)施例2

為了描述的簡(jiǎn)要，在本實(shí)施例的描述過(guò)程中，不再描述與實(shí)施例1相同的技術(shù)特征，僅說(shuō)明本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處：

如圖5-7所示，本實(shí)施例的裝置適用于小功率的斯特林熱機(jī)，其包括套設(shè)在斯特林熱機(jī)的冷端13處的換熱裝置1和散熱裝置2；散熱裝置2與換熱裝置1連接，換熱裝置1設(shè)置有密閉換熱室3，密閉換熱室3呈筒狀(如圖8所示)，在筒狀的密閉換熱室3的兩端分別可拆卸地連接有蓋板15(如圖9所示)，在密閉換熱室3內(nèi)容置有液態(tài)金屬12。

如圖7所示，散熱裝置2包括多個(gè)翅片11，各翅片11插置在密閉換熱室3的側(cè)壁上，且各翅片11插入密閉換熱室3內(nèi)側(cè)壁的一端14所圍成空間用于套設(shè)在斯特林熱機(jī)的冷端13外壁并與其貼合，以便起到固定作用。

其中，翅片11為長(zhǎng)方形或三角形結(jié)構(gòu)，用以增加傳熱面積。

本實(shí)施例中的裝置在工作時(shí)，首先將各翅片11的一端14圍成的空間套設(shè)在斯特林熱機(jī)的冷端13外壁，打開(kāi)上端的蓋板15，向密閉換熱室3中灌入液態(tài)金屬12后密閉蓋板15，使液態(tài)金屬12與斯特林熱機(jī)的冷端13外壁直接接觸，當(dāng)工質(zhì)流經(jīng)至斯特林熱機(jī)的冷端13時(shí)，液態(tài)金屬12對(duì)工質(zhì)進(jìn)行間壁吸熱，并將液態(tài)金屬12吸收的熱量通過(guò)翅片散失到外界環(huán)境。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。