CN103370593A - 传热装置 - Google Patents

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CN103370593A
CN103370593A CN2011800559388A CN201180055938A CN103370593A CN 103370593 A CN103370593 A CN 103370593A CN 2011800559388 A CN2011800559388 A CN 2011800559388A CN 201180055938 A CN201180055938 A CN 201180055938A CN 103370593 A CN103370593 A CN 103370593A
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rotatable part
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伊泰·埃纳弗
皮埃尔·罗尼翁
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University of Sydney
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    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making

Abstract

本发明用于在具有第一温度的第一材料与具有第二温度的第二材料之间传热的方法，其中第一温度大于第二温度，该方法包括提供一个或多个可旋转部件，设置该一个或多个可旋转部件从而当该一个或多个可旋转部件旋转时其传热部分与第一材料及第二材料可热接触，以及旋转该一个或多个可旋转部件，由此热能从第一材料传输到传热部分以及从传热部分传输到第二材料。

Description

传热装置
技术领域
本发明涉及用于传热的方法和装置。
相关申请
本申请要求第2010904807号澳大利亚临时专利申请的优先权，其全部内容通过交叉引用并入本文。
背景技术
在本说明书背景技术的任何讨论既不应认为是承认该背景技术为现有技术，也不应认为是承认该背景技术在本领域中普遍公知或者形成本领域中公知常识的一部分。
通过辐射、传导和对流，热能可以从一个材料传输到另一材料。用于传热的方法和装置可以使用在用于增加或减少材料温度的一系列应用中。这些应用包括机械工程、电气工程、航空工程、土木工程、化学工程、能量产生、采矿工程和矿物加工、药剂学、材料工程和农业。
在一些应用中，热传递用来减少热源的温度。例如，利用传热装置冷却计算机的中央处理单元。在其他应用中，有利的是加热材料、使材料绝热和/或提高热储存。
用于传热的现有方法和装置具有限制热传递速率的低效率问题。此外，现有方法和装置不能调整传热的效率。
因此，需要提供对材料之间传热效率和/或调整能力进行改进的方法和装置。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供这样的方法，该方法用于在具有第一温度的第一材料和具有第二温度的第二材料之间传热，其中第一温度大于第二温度，该方法包括：
(a)提供一个或多个可旋转部件；
(b)设置该一个或多个可旋转部件以便当该一个或多个可旋转部件旋转时其传热部分与该第一材料和该第二材料可热接触，
(c)旋转该一个或多个可旋转部件，
这样热能从第一材料传输到传热部分并且从传热部分传输到第二材料。
以下选择可以与以上方面结合使用，或者单独地或以任何合适的结合方式使用。
第一材料和第二材料中至少一个或可选地第一材料和第二材料二者可以是流体。在本方法的操作中，流体可以通过该一个或多个可旋转部件的表面和/或穿过该一个或多个可旋转部件。通过泵送流体，流体可以通过该一个或多个可旋转部件的表面和/或穿过该一个或多个可旋转部件。在一些实施方式中，流体通过或穿过该一个或多个可旋转部件可以驱动该一个或多个可旋转部件旋转。
第一材料和第二材料中至少一个或可选地第一材料和第二材料二者可以包括固态表面。在这种情况下，在本方法的操作中，可旋转部件的旋转可以包括在固态表面上滚动。该一个或多个可旋转部件与固态表面之间可能大体上没有滑动。可以施加压力以将该一个或多个可旋转部件推到固态表面上。该一个或多个可旋转部件的表面的至少一部分可以为弹性的以便压力使该一个或多个可旋转部件部分地贴在固态表面上。固态表面的至少一部分可以是弹性的。这些选择可以增加固态表面与可旋转部件之间的接触面积，这样可以改进传热。
在一个实施方式中，第一材料为流体，第二材料包括固态表面或者第一材料包括固态表面，第二材料为流体。本方法还可以包括提供一个或多个额外的可旋转部件，该一个或多个额外的可旋转部件不与固态表面热接触，本方法还包括以下步骤：
(d)设置一个或多个额外的可旋转部件，以便其传热部分与和固态表面接触的该一个或多个可旋转部件以及流体可热接触；以及
(e)旋转该一个或多个额外的可旋转部件。
与固态表面接触的该一个或多个可旋转部件的旋转可以致使该一个或多个额外的可旋转部件旋转。该一个或多个额外的可旋转部件的旋转可以致使该一个或多个可旋转部件的旋转。
存在与第一材料及第二材料可热接触的多个可旋转部件。每个滚动部件可以接触一个或多个邻近的可旋转部件。每个滚动部件可以接触多个邻近的可旋转部件。邻近的可旋转部件之间可能基本没有滑动从而该多个可旋转部件的旋转被协调。
根据本发明的第二方面，提供用于在固态表面与具有不同于该固态表面的温度的材料之间传热的方法，其中该方法包括提供一个或多个可旋转部件并且该方法还包括以下同时的步骤：
(a)保持该一个或多个可旋转部件与固态表面之间的热接触；
(b)保持该一个或多个可旋转部件与材料之间的热接触；以及
(c)旋转该一个或多个可旋转部件，
由此要么(i)热能从固态表面传输到该一个或多个可旋转部件以及从该一个或多个可旋转部件传输到材料；要么(ii)热能从固态表面传输到该一个或多个可旋转部件以及从该一个或多个可旋转部件传输到固态表面。
以下选择可以与以上方面结合使用，或者单独地或以任何合适的结合方式使用。
可旋转部件可以是滚动部件。可旋转部件可以是辊。可旋转部件可以是可旋转的盘。材料可以是流体，例如液体或气体。
在本方法的操作中，材料可以通过该一个或多个可旋转部件的表面和/或穿过该一个或多个可旋转部件。通过泵送材料，该材料可以通过该一个或多个可旋转部件的表面和/或穿过该一个或多个可旋转部件。材料通过或穿过该一个或多个可旋转部件可以驱动该一个或多个可旋转部件的旋转。
在本方法的操作中，可旋转部件的旋转可以包括在固态表面上滚动。该一个或多个可旋转部件与固态表面之间可能大体上没有滑动。
可以施加压力以将该一个或多个可旋转部件推到固态表面上。该一个或多个可旋转部件的表面的至少一部分可以为弹性的从而压力致使该一个或多个可旋转部件部分地贴在固态表面上。固态表面的至少一部分可以是弹性的。
存在与固态表面接触的多个可旋转部件。每个滚动部件可以接触一个或多个邻近的可旋转部件。每个滚动部件可以接触多个邻近的可旋转部件。邻近的可旋转部件之间可能基本没有滑动从而该多个可旋转部件的旋转被协调。
本方法还可以包括提供一个或多个额外的可旋转部件，该一个或多个额外的可旋转部件不与固态表面物理接触，该方法还包括与步骤(a)到步骤(c)同时的以下步骤：
(d)保持该一个或多个额外的可旋转部件与材料之间的热接触；以及
(e)保持该一个或多个额外的可旋转部件与该一个或多个可旋转部件中的至少一个之间的热接触；以及
(f)旋转该一个或多个额外的可旋转部件。
热能还可以从该一个或多个可旋转部件传输到该一个或多个额外的可旋转部件以及从该一个或多个额外的可旋转部件传输到材料。热能还可以从材料传输到该一个或多个额外的可旋转部件以及从该一个或多个额外的可旋转部件传输到该一个或多个可旋转部件。该一个或多个可旋转部件的旋转可以致使该一个或多个额外的可旋转部件旋转。一个或多个额外的可旋转部件的旋转可以致使一个或多个可旋转部件旋转。
在一个实施方式中，提供用于在固态表面与具有不同于该固态表面的温度的流体(例如气体或液体)之间传热的方法，其中该方法包括提供一个或多个可旋转部件并且该方法还包括以下同时的步骤：
(a)保持该一个或多个可旋转部件与固态表面之间的热接触；
(b)通过使流体通过该一个或多个可旋转部件的表面，保持该一个或多个可旋转的部件与流体之间的热接触；以及
(c)旋转该一个或多个可旋转部件，
由此要么(i)热能从固态表面传输到该一个或多个可旋转部件以及从该一个或多个可旋转部件传输到液体。要么(ii)热能从液体传输到该一个或多个可旋转部件并且从该一个或多个可旋转部件传输到固态表面。
在另一实施方式中，提供用于在固态表面与具有不同于该固态表面的温度的流体(例如气体或液体)之间传热的方法，其中该方法包括提供多个可旋转部件并且该方法还包括以下同时的步骤：
(a)保持该多个可旋转部件与固态表面之间的热接触；
(B)通过使液体通过该多个可旋转部件的表面，保持该多个可旋转部件与液体之间的热接触；以及
(c)旋转该多个可旋转部件，
这样要么(i)热能从固态表面传输到该一个或多个可旋转部件以及从该一个或多个可旋转部件传输到流体；要么(ii)热能从流体传输到该一个或多个可旋转部件以及从该一个或多个可旋转部件传输到固态表面。
在另一实施方式中，提供用于在固态表面与具有不同于该固态表面的温度的流体(例如气体或液体)之间传热的方法，其中该方法包括提供一个或多个可旋转部件并且该方法还包括以下同时的步骤：
(a)保持该一个或多个可旋转部件与固态表面之间的热接触；
(b)通过使液体通过该一个或多个可旋转部件的表面，保持该一个或多个可旋转的部件与流体之间的热接触；以及
(c)旋转该一个或多个可旋转部件，其中可旋转部件的每个的旋转包括在固态表面上滚动，
这样要么(i)热能从固态表面传输到该一个或多个可旋转部件以及从该一个或多个可旋转部件传输到流体；要么(ii)热能从流体传输到该一个或多个可旋转部件以及从该一个或多个可旋转部件传输到固态表面。
在另一实施方式中，提供用于在固态表面与具有不同于该固态表面的温度的流体(例如气体或液体)之间传热的方法，其中该方法包括提供一个或多个可旋转部件并且该方法还包括以下同时的步骤：
(a)保持该一个或多个可旋转部件与固态表面之间的热接触；
(b)通过使液体通过该一个或多个可旋转部件的表面，保持该一个或多个可旋转的部件与液体之间的热接触；以及
(c)旋转该一个或多个可旋转部件，其中可旋转部件的每个的旋转包括在固态表面上滚动，
这样热能从固态表面传输到该一个或多个可旋转部件以及从该一个或多个可旋转部件传输到液体。
在另一实施方式中，提供用于在固态表面与具有不同于该固态表面的温度的流体(例如气体或液体)之间传热的方法，其中该方法包括提供多个可旋转部件和不与固态表面物理接触的多个额外的可旋转部件并且该方法还包括以下同时的步骤：
(a)保持可旋转部件与固态表面之间的热接触；
(b)通过使流体通过该一个或多个可旋转部件的表面，保持可旋转部件与流体之间的热接触；
(c)旋转可旋转部件，其中可旋转部件的每个的旋转包括在固态表面上滚动；
(d)保持该一个或多个额外的可旋转部件与流体之间的热接触；
(e)保持该一个或多个额外的可旋转部件与该一个或多个可旋转部件之间的热接触；以及
(f)旋转该一个或多个额外的可旋转部件。
这样要么(i)热能从固态表面传输到该一个或多个可旋转部件，从该一个或多个可旋转部件传输到该一个或多个额外的可旋转部件以及从该一个或多个额外的可旋转部件传输到流体；要么(ii)热能从流体传输到该一个或多个额外的可旋转部件，从该一个或多个额外的可旋转部件传输到该一个或多个可旋转部件以及从该一个或多个可旋转部件传输到固态表面。
根据本发明的第三方面，提供用于在具有第一温度的第一材料与具有第二温度的第二材料之间传热的装置，其中第一温度大于第二温度，该装置包括一个或多个可旋转部件，该可旋转部件被设置成使其传热部分与第一材料和第二材料可热接触，这样该一个或多个可旋转部件的旋转将热能从第一材料传输到传热部分以及从传热部分传输到第二材料。
以下选择可以与以上方面结合使用，或者单独地或以任何合适的结合方式使用。
可旋转部件的每个可以呈大体上柱状。可旋转部件的每个可以呈大体上球形。可旋转部件的每个可以为滚动部件。
可旋转部件的每个可以包括这样的材料，该材料的热传导率大于约0.001W(m.K)-1。可旋转部件的每个可以包括或实质上包括这样的材料，该材料的热传导率在约0.001到约10000W(m.K)-1之间。例如，可旋转部件的每个可以包括或实质上包括这样的材料，该材料的热传导率在约0.001到约1000W(m.K)-1之间，或在约10到约100W(m.K)-1之间。
可旋转部件的每个可以包括这样的材料，该材料的热容大于约0.1J(g.K)-1。可旋转部件的每个可以包括或实质上包括这样的材料，该材料的热容在约0.1到15J(g.K)-1之间。例如，可旋转部件的每个可以包括或实质上包括这样的材料，该材料的热容在约1到约15J(g.K)-1之间，或在约5到约10J(g.K)-1之间。
可旋转部件的每个可以包括具有芯部材料的芯部和具有壳体材料的壳体。芯部材料可以具有比壳体材料更低的热传导率。芯部材料可以具有比壳体材料更低的热容。
第一材料和第二材料中的至少一个可以包括固态表面。固态表面的至少一部分可以呈凹形。固态表面的至少一部分可以呈凸形。固态表面的至少一部分可以为平的。固态表面可以包括孔，材料可以穿过该孔。
可旋转部件可以限制在固态表面与第二表面之间，其中第二表面能够相对于固态表面移动。第二表面的相对移动可致使可旋转部件旋转。
涡轮可以安装至第二表面，从而使用中，涡轮致使第二表面相对于固态表面移动。
第二表面可以包括孔，材料可以穿过该孔。固态表面和第二表面可以是同心管或其部分的内表面和外表面。固态表面和第二表面可以为大体上平的。固态表面中可以具有一个或多个环形沟槽，第二表面能够相对于该固态表面旋转或该固态表面能够相对于该第二表面旋转，这样的旋转的轴线穿过环形沟槽的中心。第二表面中可以具有一个或多个环形沟槽。
该装置还可以包括一个或多个额外的可旋转部件，该一个或多个额外的可旋转部件与该一个或多个可旋转部件可热接触并且不与第一材料和第二材料热接触。该一个或多个额外的可旋转部件的旋转可以另外地将热能从第一材料传输到该一个或多个额外的可旋转部件以及从该一个或多个额外的可旋转部件传输到该一个或多个可旋转部件。该一个或多个额外的可旋转部件的旋转可以另外地将热能从第二材料传输到该一个或多个额外的可旋转部件以及从该一个或多个额外的可旋转部件传输到该一个或多个可旋转部件。该一个或多个可旋转部件的旋转可以致使该一个或多个额外的可旋转部件旋转。该一个或多个额外的可旋转部件的旋转可以致使该一个或多个可旋转部件旋转。
该装置还可以包括泵，该泵用于泵运流体以通过该一个或多个可旋转部件的表面和/或穿过该一个或多个可旋转部件。
第三方面的装置可以用来执行第一方面或第二方面的方法。
根据本发明的第四方面，提供用于在固态表面与具有与该固态表面不同的温度的材料之间传热的装置，其中该装置包括与固态表面及该材料热接触的一个或多个可旋转部件，这样该一个或多个可旋转部件的旋转要么(i)将热能从固态表面传输到一个或多个可旋转部件以及从该一个或多个可旋转部件传输到材料；要么(ii)将热能从材料传输到该一个或多个可旋转部件以及从该一个或多个可旋转部件传输到固态表面。
以下选择可以与以上方面结合使用，或者单独地或以任何合适的结合方式使用。
可旋转部件的每个可以呈大体上柱状。可旋转部件的每个可以呈大体上球形。可旋转部件的每个可以为滚动部件。
可旋转部件的每个可以包括这样的材料，该材料的热传导率大于约0.001W(m.K)-1。可旋转部件的每个可以包括这样的材料，该材料的热传导率在约0.001到约10000W(m.K)-1之间。例如，可旋转部件的每个可以包括或实质上包括这样的材料，该材料的热传导率在约0.001到约1000W(m.K)-1之间或在约10到约100W(m.K)-1之间。
可旋转部件的每个可以包括这样的材料，该材料的热容大于约0.1J(g.K)-1。可旋转部件的每个可以包括这样的材料，该材料的热容在约0.1到15J(g.K)-1之间。例如，可旋转部件的每个可以包括或实质上包括这样的材料，该材料的热容在约1到约15J(g.K)-1之间，或在约5到约10J(g.K)-1之间。
可旋转部件的每个可以包括具有第一材料的芯部和具有第二材料的壳体。第一材料可以具有比第二材料更低的热传导率。第一材料可以具有比第二材料更低的热容。
固态表面的至少一部分可以呈凹形。固态表面的至少一部分可以呈凸形。固态表面的至少一部分可以为平的。固态表面可以包括孔，材料可以穿过该孔。
可旋转部件可以限制在固态表面与第二表面之间，其中第二表面能够相对于固态表面移动。第二表面的相对移动可致使可旋转部件旋转。
涡轮可以安装至第二表面，从而使用中，涡轮致使第二表面相对于固态表面移动。
第二表面可以包括孔，材料可以穿过该孔。固态表面和第二表面可以是同心管或其部分的内表面和外表面。
固态表面和第二表面可以为大体上平的。固态表面中可以具有一个或多个环形沟槽，第二表面能够相对于该固态表面旋转或该固态表面能够相对于该第二表面旋转，这样的旋转的轴线穿过环形沟槽的中心。第二表面中可以具有一个或多个环形沟槽。
该装置还可以包括一个或多个额外的可旋转部件，该一个或多个额外的可旋转部件与该一个或多个可旋转部件及材料热接触但不与固态表面物理接触。该一个或多个额外的可旋转部件的旋转可另外地将热能从该一个或多个可旋转部件传输到该一个或多个额外的可旋转部件以及从该一个或多个额外的可旋转部件传输到材料。该一个或多个额外的可旋转部件的旋转可另外地将热能从材料传输到该一个或多个额外的可旋转部件和来自及从该一个或多个额外的可旋转部件传输到该一个或多个可旋转部件。该一个或多个可旋转部件的旋转可以致使该一个或多个额外的可旋转部件旋转。该一个或多个额外的可旋转部件的旋转可以致使该一个或多个可旋转部件旋转。
该装置还可以包括泵，该泵用于泵运材料以通过该一个或多个可旋转部件的表面和/或穿过该一个或多个可旋转部件。
在一个实施方式中，提供用于在固态表面与具有与该固态表面不同的温度的流体之间传热的装置，其中该装置包括与固态表面及该流体热接触的一个或多个可旋转部件，其中该可旋转部件呈大体上球形或大体上柱形，这样该一个或多个可旋转部件的旋转要么(i)将热能从固态表面传输到该一个或多个可旋转部件以及从该一个或多个可旋转部件传输到流体；要么(ii)将热能从流体传输到该一个或多个可旋转部件以及从该一个或多个可旋转部件传输到固态表面。
在另一个实施方式中，提供用于在固态表面与具有与该固态表面不同的温度的流体之间传热的装置，其中该装置包括与固态表面及该流体热接触的多个可旋转部件，其中该可旋转部件呈大体上球形或大体上柱形并且该可旋转部件限制在固态表面与第二表面之间，这样该可旋转部件的旋转要么(i)将热能从固态表面传输到该一个或多个可旋转部件以及从该可旋转部件传输到流体；要么(ii)将热能从流体传输到该一个或多个可旋转部件以及从该一个或多个可旋转部件传输到固态表面。
在另一个实施方式中，提供用于在固态表面与具有与该固态表面不同的温度的流体之间传热的装置，其中该装置包括与固态表面及该流体热接触的多个可旋转部件，其中该可旋转部件呈大体上球形或大体上柱形并且其中该可旋转部件限制在固态表面与第二表面之间，第二表面能够相对于固态表面移动从而致使该可旋转部件的旋转，这样该可旋转部件的旋转要么(i)将热能从固态表面传输到该一个或多个可旋转部件以及从该一个或多个可旋转部件传输到流体；要么(ii)将热能从流体传输到该一个或多个可旋转部件以及从该一个或多个可旋转部件传输到固态表面。
第四方面的装置可以用来执行第一方面或第二方面的方法。
附图说明
参照附图，本发明的实施方式将仅通过示例的方式进行描述，在附图中：
图1示出根据本发明的实施方式的用于传热的装置，其中多个可旋转部件安装在管的内表面上；
图2示出根据本发明的实施方式的用于传热的装置，其中多个可旋转部件安装在具有喇叭状部分的管的内表面上；
图3示出根据本发明的实施方式的用于传热的装置，其中设置了一系列环形布置的可旋转部件阵列；
图4a示出根据本发明的实施方式的用于传热的装置，其中该装置可以加装至现有管；
图4b示出安装在管内部的一系列图4a的装置；
图5示出根据本发明的实施方式的用于传热的装置，其中该装置包括安装在内部的涡轮；
图6示出根据本发明的实施方式的用于传热的装置，其中多个可旋转部件安装在管的外表面上；
图7a示出根据本发明的实施方式的用于传热的装置，其中该装置用于传热远离热源；
图7b是包括位于底板的每个沟槽中的多个可旋转部件的图7a的装置的实施方式的顶视剖视图；
图7c示出具有安装在底板与顶板之间的中板的图7a的装置的实施方式；
图8a示出根据本发明的实施方式的用于传热的装置，该装置包括安装在杆上的多个可旋转部件；
图8b示出图8a的装置的实施方式，其中可旋转部件与第二表面热接触；
图8c示出图8a的装置的实施方式，其中可旋转部件与第二表面、第三表面热接触；
图9a示出根据本发明的实施方式的用于在两个流体之间传热的装置，该装置包括安装在两个室之间的盘；
图9b是图9a的装置的顶视剖视图；
图9c是图9a的装置的前视剖视图；
图10示出根据本发明的实施方式的用于传热的装置，该装置包括安装在两个固态表面之间的多个可旋转部件；
图11示出根据本发明的实施方式的用于传热的吸热装置；
图12是作为时间函数的图11装置的温度的图；
图13a示出根据本发明的实施方式的用于传热的分解的管式热交换装置；
图13b示出图13a的管式热交换装置的组装；
图13c示出组装后的图13a的管式热交换装置；
图14是用于图13a的装置的被测量的传热系数h作为旋转速率的函数的图；以及
图15是示出图13a的装置的相对传热效率的图。
具体实施方式
本文中公开了一种在具有不同温度的两种材料之间传热的新方法。该传热方法利用旋转部件作为两种材料之间的媒介，与其他传热机构结合以提高传热效率。
根据本发明，可旋转部件被用作在第一材料与第二材料之间传热时的媒介，其中第一材料的温度高于第二材料的温度。
本文中使用的术语“传热”指的是热能从一个材料移动到与该一个材料热接触的另一材料。本文中使用的术语“热接触的(thermallycontacting)”，“可热接触(thermally contactable)”以及“热接触(thermalcontact)”描述可以传输热能的任何接触，无论是通过两个材料之间的直接物理接触或者通过一个或多个其他材料(即，通过传导、对流或辐射)，和/或通过辐射。
可旋转部件设置成其旋转时，该可旋转部件的至少一部分(即，点、区域或体积)与第一材料及第二材料都热接触。例如，在可旋转部件设置在第一材料与第二材料之间的交界处的情况下，可旋转部件的旋转轴线必须具有位于交界平面内的分量(即，旋转轴不能精确地垂直于界面)。因此，可旋转部件的旋转使该可旋转部件的可热接触部分连续地与第一材料更多地接触和更少地热接触。可旋转部件的旋转还使该可旋转部件的可热接触部分连续地与第二材料更多地热接触和更少地热接触。在这两种情况中，使可热接触部分更少地热接触可以包括中断热接触。
当每个可旋转部件的表面相对于第一材料和第二材料不动时，热传递的主要机制为传导。然而，当可旋转部件旋转时，以使可热接触部分相对于第一材料和/或第二材料的位置随时间而改变，传热效率归因于旋转运动并且还可能归因于可旋转部件的温差。此外，可以使可旋转部件更快或更慢地旋转来调整传热效率。当第一材料包括固态表面和/或第二材料包括固态表面时，可以通过调整可旋转部件与(第一材料的和/或第二材料的)固态表面之间的压力(从而改变接触的表面面积)来调整传热效率。
在本发明的装置和方法的应用中，第一材料可用于加热第二材料。相反地，在其他应用中，第二材料可用于冷却第一材料。
第    一材料和第二材料
根据本发明，热能从第一材料传输到第二材料。本文中，当在从“材料”传热或传热到“材料”的背景中使用术语“材料”时，该“材料”是指本文中所描述的第一材料或第二材料。
第一材料和第二材料都可以包括任何合适的材料。第一材料和/或第二材料可以包括固体。第一材料和/或第二材料可以包括流体。
第一材料和第二材料之一或两者可以包括固态表面。本文中所使用的术语“固态表面”包括任何材料的任何固态表面和半固态表面。
固态表面可以是任何合适的固体材料和/或半固体材料的表面。固态表面可以在其整个面积上由相同的材料构成。可替代地，固态表面可以由多个材料的组合构成。
在操作状态下，构成固态表面的材料可以是可变形的或大体上刚性的。固态表面可以完全由(一个或多个)大体上刚性材料构成。固态表面可以完全由(一个或多个)可变形材料构成。固态表面可以包括可变形材料和大体上刚性材料的组合。
在固态表面包括(一个或多个)可变形材料的情况下，(一个或多个)可变形材料可以是弹性的。固态表面可以完全由(一个或多个)弹性材料构成。弹性材料可以具有任何合适的杨氏模量。(一个或多个)弹性材料的杨氏模量可以大于约0.01、0.05、1、5、10、50、100、500或1000GPa。(一个或多个)弹性材料的杨氏模量可以在约0.01到约0.05、1、5、10、50、100、500或1000GPa之间；在约0.05到约1、5、10、50、100、500或1000GPa之间；在约1到约5、10、50、100、500或1000GPa之间；在约5到约10、50、100、500或1000GPa之间；在约10到约50、100、500或1000GPa之间；在约50到约100、500或1000GPa之间；在约100到约500或1000GPa之间；或在约500到1000GPa之间。(一个或多个)弹性材料的杨氏模量可以为约0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000GPa。
固态表面可以包括具有任何合适的静摩擦系数的材料。固态表面可以包括具有足以防止或大体上防止可旋转部件与固态表面之间的滑动的静摩擦系数的材料。固态表面的静摩擦系数可大于约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4。固态表面的静摩擦系数可在约0.1到约0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间。固态表面的静摩擦系数可在约0.2到约0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间。固态表面的静摩擦系数可在约0.3到约0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间。固态表面的静摩擦系数可在约0.4到约0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间。固态表面的静摩擦系数可在约0.5到约0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间。固态表面的静摩擦系数可在约0.6到约0.7、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间。固态表面的静摩擦系数可在约0.7到约0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间。固态表面的静摩擦系数可在约0.8到约0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间。固态表面的静摩擦系数可在约0.9到约1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间。固态表面的静摩擦系数可在约1.0到约1.1、1.2、1.3或1.4之间。固态表面的静摩擦系数可在约1.1到约1.2、1.3或1.4之间。固态表面的静摩擦系数可在约1.2到约1.3或1.4之间。或在约1.3到约1.4之间。固态表面的静摩擦系数可以为约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4。固态表面的静态摩擦系数可以在其整个固态表面上是恒定的。可替代地，固态表面的静态摩擦系数可以在其整个固态表面上是可变的。
用于固态表面的合适材料包括但并不限于：金属、聚合物、陶瓷、无机物和复合材料以及这些材料的两个或多个的任意组合。用于固态表面的合适材料包括但并不限于：不锈钢、钢、锡、镍、铝、黄铜、铁、铜和铅。用于固态表面的合适聚合物包括但并不限于：聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯。用于固态表面的合适陶瓷包括但是并不限于：氮化硅和铁酸盐。用于固态表面的合适无机物包括但是并不限于：石墨和石英。用于固态表面的合适复合材料包括但并不限于：聚合物-金属复合物和陶瓷填充聚合物。在操作状态下，合适的材料可以抗退化、不会熔化和/或不会软化。
固态表面可以具有任何合适的几何形状。固态表面可以呈凹形。固态表面可以呈凸形。固态表面可以是平的。固态表面可以为上述形状的任意组合。
固态表面的面积可以为任何合适的尺寸。固态表面可以为更大固态表面的一部分。
固态表面可以为诸如热源或冷源(heat sink)的对象的表面。例如，固态表面可以是管的内表面、管的外表面(如干衣机的滚筒的外表面)、计算机的中央处理单元或加热板(如用于地板加热或烹调)的表面。
当可旋转部件相对于固态表面旋转时，固态表面可以是静态的。当可旋转部件旋转时，固态表面可以在整个表面上被通过。当可旋转部件不动时，固态表面可以通过可旋转部件，从而达到可旋转部件相对于固态表面旋转的效果。固态表面可以以任何合适方式通过可旋转部件的表面。例如，可以通过泵送方式使流体通过可旋转部件的表面或穿过可旋转部件。例如，可以通过电机，如AC电机、DC电机、磁场电机或热力机(如内燃机、柴油机或蒸汽机)，使固态表面旋转通过可旋转部件的表面。
第一材料和第二材料之一或两者可以包括流体。流体可以是气体。流体可以是液体。汽流体可以是蒸汽。流体可以包括固体颗粒。流体可以是上述材料的组合。例如，流体可以是分散液，如悬浮液、溶胶、乳剂、泡沫、凝胶或气溶胶。流体可以是传热液体。流体可以是冷冻剂。流体可以是空气、水、硅树脂、液态烃或气态烃。流体可以是气-水混合物。
当可旋转部件旋转时，流体可以通过可旋转部件的表面或穿过可旋转部件。流体可以通过任何合适的方式通过可旋转部件的表面或穿过可旋转部件。例如，可以通过泵送方式使流体通过可旋转部件的表面或穿过可旋转部件。流体可以由本领域中公知的任何合适装置来泵送，如离心泵、轴流泵、混流泵、喷射泵(eductor-jet pump)或蠕动泵。流体可以通过外部装置来通过可旋转部件的表面或穿过可旋转部件(例如，流体利用重力自然流动或者通过另一装置或另一方法或过程的一部分泵送)。
第一材料的热传导率在确定第一材料与(一个或多个)可旋转部件之间的热传递速率中可以起到重要作用。第二材料的热传导率在确定第二材料与(一个或多个)可旋转部件之间的热传递速率中可以起到重要作用。第一材料和/或第二材料可以具有任何合适的热传导率。第一材料和/或第二材料可以具有这样的热传导率，其在25℃时大于约0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、5、10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1。第一材料和/或第二材料可以具有这样的热传导率，其在25℃时在约0.001到约0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、5、10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约0.005到约0.01、0.05、0.1、0.5、1、5、10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约0.01到约0.05、0.1、0.5、1、5、10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约0.05到约0.1、0.5、1、5、10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约0.1到约0.5、1、5、10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约0.5到约1、5、10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约1到约5、10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约5到约10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约10到约50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约50到约100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约100到约500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约500到约1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约1000到约5000或10000W(m.K)-1之间；在约5000到约10000W(m.K)-1之间。第一材料和/或第二材料可以具有这样的热传导率，其在25℃时为约0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900。1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000或10000W(m.K)-1。
第一材料的热容在确定第一材料与(一个或多个)可旋转部件之间的热传递速率中可以起到重要作用。第二材料的热容在确定第二材料与(一个或多个)可旋转部件之间的热传递速率中可以起到重要作用。第一材料和/或第二材料可以具有任何合适的热容。第一材料和/或第二材料可以具有这样的热容，其在25℃时大于约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1。第一材料和/或第二材料可以具有这样的热容，其在25℃时为在约0.1到约0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.2到约0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.3到约0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.4到约0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.5到约0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.6到约0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.7到约0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.7到约0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.8到约0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.9到约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约1到约2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约2到约3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约3到约4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约4到约5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约5到约6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约6到约7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约7到约8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约8到约9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约9到约10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约10到约11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约11到约12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约12到约13、14或15J(g.K)-1之间；在约13到约14或15J(g.K)-1之间；在约14到约15J(g.K)-1之间。第一材料和/或第二材料可以具有这样的热容，其在25℃时为约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1。
第一材料和/或第二材料可以具有高热传导率和高热容。第一材料和/或第二材料可以具有高热传导率和低热容。第一材料和/或第二材料可以具有低热传导率和高热容。第一材料和/或第二材料可以具有低热传导率和低热容。
可旋转部件
可旋转部件充当在热能从第一材料传递到第二材料时的媒介。
可旋转部件的至少一部分，即传热部分，与第一材料及第二材料可热接触。从第一材料到传热部分的热传递受两者之间热接触的影响，从传热部分到第二材料的热传递受这两者之间热接触的影响。假如可旋转部件的旋转改变从第一材料到传热部分的热传递速率和/或从传热部分到第二材料的热传递速率，可以在传热部分与第一材料和第二材料之间同时保持热接触。
在旋转期间，可旋转部件可以与第一材料和/或第二材料直接物理接触。当可旋转部件与固态表面直接物理接触时，可旋转部件可以在固态表面上滑动或滚动。在可旋转部件在固态表面上滚动的情况下，可旋转部件可以被称为“滚动部件”。
在存在一个以上可旋转部件的情况下，一个或多个(包括所有的)可旋转部件可以与一个或多个相邻的可旋转部件接触。可替代地，每个可旋转部件可以不与任何相邻的可旋转部件进行物理接触。
在存在一个以上可旋转部件的情况下，所有的可旋转部件可以由相同的(一种或多种)材料构成。可替代地，一个或多个可旋转部件可以由与一个或多个其他可旋转部件不同的(一种或多种)材料构成。
可旋转部件可以由任何合适的(一种或多种)材料构成。可旋转部件可以始终由相同的材料构成。可旋转部件可以由材料的组合构成。例如，可旋转部件可以包括由具有壳体材料的壳体围绕的具有芯部材料的芯部。可旋转部件可以包括气态芯部。可旋转部件可以具有大体上空(即真空)的芯部。可旋转部件可以包括液态芯部。可旋转部件可以包括固态芯部。可旋转部件可以具有中空芯部，从而允许第一材料、第二材料或另一材料穿过可旋转部件的芯部。
可旋转部件可以具有一个或多个孔，第一材料、第二材料或其他材料可以穿过该一个或多个孔。可旋转部件穿过的孔可以呈任何形状。例如，长型可旋转部件穿过的孔可以沿纵向轴线延伸并且其截面可以呈环形或星形。这种孔可以增加可旋转部件与第一材料或第二材料接触的表面积。可旋转部件与第一材料或第二材料之间接触面积的增加分别可以影响可旋转部件与第一材料或可旋转部件与第二材料之间的传热效率。
构成可旋转部件的材料可以是可变形的或大体上刚性的。可旋转部件可以完全由大体上刚性的(一种或多种)材料构成。可旋转部件可以完全由可变形的(一种或多种)材料构成。可旋转部件可以包括可变形材料和大体上刚性的材料的组合。可旋转部件可以包括大体上刚性的芯部和可变形的壳体。可旋转部件可以包括可变形的壳体和大体上刚性的芯部。
在可旋转部件包括(一种或多种)可变形材料的情况下，可旋转部件可以包括弹性的可变形材料。可旋转部件可以完全由(一种或多种)弹性材料构成。可旋转部件可以包括大体上刚性的芯部和弹性的壳体。可旋转部件可以包括弹性的芯部和大体上刚性的壳体。弹性材料可以具有任何合适的杨氏模量。(一种或多种)弹性材料的杨氏模量可以大于约0.01、0.05、1、5、10、50、100、500或1000GPa。(一种或多种)弹性材料的杨氏模量可以在约0.01到约0.05、1、5、10、50、100、500或1000GPa之间；在约0.05到约1、5、10、50、100、500或1000GPa之间；在约1到约5、10、50、100、500或1000GPa之间；在约5到约10、50、100、500或1000GPa之间；在约10到约50、100、500或1000GPa之间；在约50到约100、500或000GPa之间；在约100到约500或1000GPa之间；或在约500到1000GPa之间。(一种或多种)弹性材料的杨氏模量可以约为0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000GPa。
在可旋转部件包括可变形的壳体或完全由可变形材料构成的情况下，可以施加压力将可旋转部件压在固态表面上从而导致可旋转部件部分地平贴在固态表面上。可旋转部件的这种变形通过增加固态表面与可旋转部件之间的接触面积可以改变这两者之间的传热效率。
在可旋转部件与一个或多个相邻的可旋转部件接触并且滚动部件包括可变形壳体或滚动部件完全由可变形材料构成的情况下，可以施加压力将可旋转部件压在(一个或多个)邻近的可旋转的部件上从而导致可旋转部件部分地平贴在(一个或多个)邻近的可旋转部件上。
可旋转部件的热传导率在确定(一个或多个)可旋转部件与第一材料之间的热传递速率中和(一个或多个)可旋转部件与第二材料之间的热传递速率中可以起到重要作用。可旋转部件可以包括具有任何合适的热传导率的材料。可旋转部件可以包括具有这样的热传导率的材料，该热传导率在25℃时大于约0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、5、10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1。可旋转部件可以包括具有这样的热传导率的材料，该热传导率在25℃时在约0.001到约0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、5、10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约0.005到约0.01、0.05、0.1、0.5、1、5、10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约0.01到约0.05、0.1、0.5、1、5、10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约0.05到约0.1、0.5、1、5、10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约0.1到约0.5、1、5、10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约0.5到约1、5、10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约1到约5、10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约5到约10、50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约10到约50、100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约50到约100、500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约100到约500、1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约500到约1000、5000或10000W(m.K)-1之间；在约1000到约5000或10000W(m.K)-1之间；或在约5000到约10000W(m.K)-1之间。可旋转部件可以包括具有这样的热传导率的材料，该热传导率在25℃时约为0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000或10000W(m.K)-1。在整个可旋转部件上，可旋转部件的热传导率可以是恒定的。可替代地，在整个可旋转部件上，热传导率可以是可变的。
可旋转部件的热容在确定(一个或多个)可旋转部件与第一材料之间的热传递速率中和(一个或多个)可旋转部件与第二材料之间的热传递速率中可以起到重要作用。可旋转部件可以包括具有任何合适的热容的材料。可旋转部件可以包括具有这样的热容的材料，该热容在25℃时大于约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、13、14、15J(g.K)-1。可旋转部件可以包括具有这样的热容的材料，该热容在25℃时在约0.1到约0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、13、14、15J(g.K)-1之间；在约0.2到约0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.3到约0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.4和约0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.5到约0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.6到约0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.7到约0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.7到约0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.8到约0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约0.9到约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约1到约2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约2到约3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约3到约4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约4到约5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约5到约6、7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约6到约7、8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约7到约8、9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约8到约9、10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约9到约10、11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约10到约11、12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约11到约12、13、14或15J(g.K)-1之间；在约12到约13、14或15J(g.K)-1之间；在约13到约14或15J(g.K)-1之间；或在约14到15J(g.K)-1之间。可旋转部件可以包括具有这样的热容的材料，该热容在25℃时约为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、13、14、15J(g.K)-1。在整个可旋转部件上，可旋转部件的热容可以是恒定的。可替代地，在整个可旋转部件上，热容可以改变。
(一个或多个)可旋转部件可以包括具有高热传导率和高热容的材料。(一个或多个)可旋转部件可以包括具有高热传导率和低热容的材料。(一个或多个)可旋转部件可以包括具有低热传导率和高热容的材料。(一个或多个)可旋转部件可以包括具有低热传导率和低热容的材料。
当可旋转部件包括芯部材料和壳体材料时，芯部材料可以具有比壳体材料更高的热传导率。可替代地，芯部材料可以具有比壳体材料更低的热传导率。可替代地，芯部材料可以具有与壳体材料大体上相同的热传导率。此外，芯部材料可以具有比壳体材料更高的热容。可替代地，芯部材料可以具有比壳体材料更低的热容。可替代地，芯部材料可以具有与壳体材料大体上相同的热容。
可旋转部件可以包括具有任何合适的热静摩擦系数的材料。可旋转部件的表面可以由这样的材料构成，该材料允许可旋转部件与固态表面和/或(一个或多个)其他可旋转部件之间的某一滑动。可旋转部件的表面可以由这样的材料构成，该材料具有足以大体上防止可旋转部件与固态表面和/或(一个或多个)其他可旋转部件之间的滑动的静摩擦系数。可旋转部件的表面的静摩擦系数可约大于0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4。可旋转部件的表面的静摩擦系数可以在约0.1到约0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4；在约0.2到约0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间；在约0.3到约0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间；在约0.4到约0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间；在约0.5到约0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间；在约0.6到约0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间；在约0.7到约0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间；在约0.8到约0.9、1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间；在约0.9到约1.0、1.1、1.2、1.3或1.4之间；在约1.0到约1.1、1.2、1.3或1.4之间；在约1.1到约1.2、1.3或1.4之间；在约1.2到约1.3或1.4之间；或在约1.3到约1.4之间。在可旋转部件的整个表面上，可旋转部件的表面的静摩擦系数可以是恒定的。可替代地，在每个可旋转部件的表面上，静摩擦系数可以是可变的。
用于(一个或多个)可旋转部件的合适材料包括但并不限于：金属、聚合物、陶瓷、无机物和复合材料以及这些材料的两种或多种的任意组合。用于(一个或多个)可旋转的部件的合适的金属包括但并不限于：不锈钢、钢、锡、镍、铝、黄铜、铁、铜以及铅。用于(一个或多个)可旋转部件的合适的聚合物包括但并不限于：聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯。用于(一个或多个)可旋转部件的合适的陶瓷包括但是并不限于：氮化硅和铁酸盐。用于(一个或多个)可旋转部件的合适的无机物包括但是并不限于：石墨和石英。用于(一个或多个)可旋转部件的合适的复合材料包括但是并不限于：聚合物-金属复合物和陶瓷填充聚合物。
当可旋转部件包括由具有壳体材料的壳体围绕的具有芯部材料的芯部时，可旋转部件可以包括陶瓷芯部和金属壳体。可旋转部件可以包括陶瓷芯部和聚合物壳体。可旋转部件可以包括陶瓷芯部和复合材料壳体。可旋转部件可以包括陶瓷芯部和陶瓷壳体。可旋转部件可以包括金属芯部和金属壳体。可旋转部件可以包括金属芯部和陶瓷壳体。可旋转部件可以包括金属芯部和聚合物壳体。可旋转部件可以包括金属芯部和复合材料壳体。可旋转部件可以包括聚合物芯部和聚合物壳体。可旋转部件可以包括聚合物芯部和金属壳体。可旋转部件可以包括聚合物芯部和陶瓷壳体。可旋转部件可以包括聚合物芯部和复合材料壳体。可旋转部件可以包括复合材料芯部和复合材料壳体。可旋转部件可以包括复合材料芯部和金属壳体。可旋转部件可以包括复合材料芯部和陶瓷壳体。可旋转部件可以包括复合材料芯部和聚合物壳体。
例如可旋转部件可以包括氮化硅的芯部和铁酸盐、不锈钢、钢、锡、镍、铝、黄铜、铁、铜、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体；或铁酸盐的芯部和氮化硅、不锈钢、钢、锡、镍、铝、黄铜、铁、铜、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体。
例如可旋转部件可以包括不锈钢的芯部和氮化硅、铁酸盐、钢、锡、镍、铝、黄铜、铁、铜、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体；或钢的芯部和氮化硅、铁酸盐、不锈钢、锡、镍、铝、黄铜、铁、铜、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体；或锡的芯部和氮化硅、铁酸盐、不锈钢、钢、镍、铝、黄铜、铁、铜、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体；或镍的芯部和氮化硅、铁酸盐、不锈钢、钢、锡、铝、黄铜、铁、铜、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体；或铝的芯部和氮化硅、铁酸盐、不锈钢、钢、锡、镍、黄铜、铁、铜、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体；或黄铜的芯部和氮化硅、铁酸盐、不锈钢、钢、锡、镍、铝、铁、铜、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体；或铁的芯部和氮化硅、铁酸盐、不锈钢、钢、锡、镍、铝、黄铜、铜、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体；或铜的芯部和氮化硅、铁酸盐、不锈钢、钢、锡、镍、铝、黄铜、铁、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体；或铅的芯部和氮化硅、铁酸盐、不锈钢、钢、锡、镍、铝、黄铜、铁、铜、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体。
例如可旋转部件可以包括聚丙烯的芯部和氮化硅、铁酸盐、不锈钢、钢、锡、镍、铝、黄铜、铁、铜、铅、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体；或聚氯乙烯的芯部和氮化硅、铁酸盐、不锈钢、钢、锡、镍、铝、黄铜、铁、铜、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体；或聚乙烯的芯部和氮化硅、铁酸盐、不锈钢、钢、锡、镍、铝、黄铜、铁、铜、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体；或聚苯乙烯的芯部和氮化硅、铁酸盐、不锈钢、钢、锡、镍、铝、黄铜、铁、铜、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体；或聚对苯二甲酸乙二醇酯的芯部和氮化硅、不锈钢、钢、锡、镍、铝、黄铜、铁、铜、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体。
例如可旋转部件可以包括石墨的芯部和氮化硅、铁酸盐、不锈钢、钢、锡、镍、铝、黄铜、铁、铜、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石英或聚合物-金属复合物的壳体；或石英的芯部和氮化硅、不锈钢、钢、锡、镍、铝、黄铜、铁、铜、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨或聚合物-金属复合物的壳体。
例如可旋转部件可以包括复合材料的芯部和氮化硅、铁酸盐、不锈钢、钢、锡、镍、铝、黄铜、铁、铜、铅、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石墨、石英或聚合物-金属复合物的壳体。
在存在一个以上可旋转部件的情况下，所有的可旋转部件都可以具有相同的形状。可替代地，一个或多个可旋转部件可以具有与一个或多个其他可旋转部件不同的形状。
在可旋转部件与固态表面接触的情况下，可旋转部件可以具有任何合适的形状，该形状允许可旋转部件在固态表面上滑动。可旋转部件的形状可以使其能够在表面上在单个方向或多个方向上滑动。可旋转部件可以呈任何形状，该形状允许可旋转部件在固态表面上滚动。可旋转部件的形状可以使其能够在表面上绕单个轴或绕多个轴上滚动。可旋转部件例如可以呈球形、类球形、椭球形、柱形、圆锥形、胶囊形、蛋形、环形、多面体形(其中该多面体具有足够多数目的面以允许其滚动)、桨轮形或螺旋形。可旋转部件可以具有示出任何上述形状或任何其他形状的连续表面。可旋转部件可以具有大体上示出任何上述形状或任何其他形状的表面的一系列不连续的点或区域。例如，滚动部件可以包括从中心点或毂辐射出的多个轮辐，其中远离中心点或毂的轮辐端部大体上限定了具有合适形状的表面。轮辐可以呈任何合适的形状，如棱柱(例如，圆柱、四角棱柱体、矩形棱柱或三角柱)或锥体。滚轮部件可以包括连续的网状物，如网格，其大体上限定了任何上述形状或任何其他合适的形状的表面。
可旋转部件可以具有这样的表面结构，该表面结构防止可旋转部件与固态表面和/或(一个或多个)其他可旋转部件之间的滑动。例如可旋转部件可以包括与固态表面中的沟槽结合的齿状件。这种设置还可以用来增加可旋转部件与固态表面之间的接触面积，从而影响传热效率。
可旋转部件的尺寸在确定第一材料与(一个或多个)可旋转部件之间的热传递速率中和(一个或多个)可旋转部件与第二材料之间的热传递速率中可以起到重要作用。通常，(一个或多个)可旋转部件与第一材料之间的热传递速率和(一个或多个)可旋转部件与第二材料之间的热传递速率被预期为随可旋转部件的尺寸增大而增加。
在存在一个以上可旋转部件的情况下，所有的可旋转部件可以具有相同的尺寸。可替代地，一个或多个可旋转部件可以具有与一个或多个其他可旋转部件不同的尺寸。
在可旋转部件与固态表面直接物理接触情况下，可旋转部件可以是任何尺寸，该尺寸允许可旋转部件在固态表面上滚动。例如，如果固态表面呈凹形，在可旋转部件与固态表面之间的在垂直于滚动方向中的接触点处，可旋转部件的曲率半径可以小于或等于固态表面的曲率半径。如果固态表面为平的或凸形，在可旋转部件与固态表面之间的接触点处可旋转部件可以具有任何曲率半径。
可旋转部件可以具有任何合适的直径或等效球径。可旋转部件的直径或等效球径可以大于约0.001、0.002、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90。100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000cm。可旋转部件的直径或等效球径可以在约0.001到约0.002、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000cm之间；在约0.002到约0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000cm之间；在约0.005到约0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000cm之间；在约0.01到约0.02、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000cm之间；在约0.02到约0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000cm之间；在约0.05到约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000cm之间；在约0.1到约0.2、0.5、1、2、5、10、20、50、100、200、500或1000cm之间；在约0.2到约0.5、1、2、5、10、20、50、100、200、500或1000cm之间；在约0.5到约1、2、5、10、20、50、100、200、500或1000cm之间；在约1到约2、5、10、20、50、100、200、500或1000cm之间；在约2到约5、10、20、50、100、200、500或1000cm之间；在约5到约10、20、50、100、200、500或1000cm之间；在约10到约20、50、100、200、500或1000cm之间；在约20到约50、100、200、500或1000cm之间；在约50到约100、200、500或1000cm之间；在约100到约200、500或1000cm之间；在约200到约500或1000cm之间；或在约500到约1000cm之间。可旋转部件的直径或等效球径可以约为0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000cm。在本文中，对象的术语“等效球径”是指具有与该对象等效的容积的球体的直径。
穿过可旋转部件的第一轴的长度与穿过可旋转部件且垂直于可旋转部件的第一轴的第二轴的长度的比值可以为任何合适的比值。穿过可旋转部件的第一轴的长度与穿过可旋转部件且垂直于第一轴的第二轴的长度的比值可以大于1∶1、1∶1.1、1∶1.2、1∶1.3、1∶1.4、1∶1.5、1∶1.6、1∶1.7、1∶1.8、1∶1.9、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶9、1∶10、1∶20、1∶50或1∶100。穿过可旋转部件的第一轴的长度与穿过可旋转部件且垂直于第一轴的第二轴的长度的比值可以在约1∶1和约1∶1.2、1∶1.5、1∶2、1∶5、1∶10、1∶20、1∶50或1∶100之间；在约1∶1.2到约1∶1.5、1∶2、1∶5、1∶10、1∶20、1∶50或1∶100之间；在约1∶1.5到约1∶2、1∶5、1∶10、1∶20、1∶50或1∶100之间；在约1∶2到约1∶5、1∶10、1∶20、1∶50或1∶100之间；在约1∶5到约1∶10、1∶20、1∶50或1∶100之间；在约1∶10到约1∶20、1∶50或1∶100之间；在约1∶20到约1∶50或1∶100之间；或在约1∶50和约1∶100之间。穿过可旋转部件的第一轴的长度与穿过可旋转部件且垂直于第一轴的第二轴的长度的比值可以约为1∶1、1∶1.1、1∶1.2、1∶1.3、1∶1.4、1∶1.5、1∶1.6、1∶1.7、1∶1.8、1∶1.9、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶9、1∶10、1∶20、1∶30、1∶30、1∶50、1∶60、1∶70、1∶80、1∶90或1∶100。
当可旋转部件包括由具有壳体材料的壳体围绕的具有芯部材料的芯部时，芯部的平均半径与壳体的平均半径的比值可以为任何合适的比值。芯部的平均半径与壳体的平均半径的比值可以大于约1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％。芯部的平均半径与壳体的平均半径的比值可以在约1％到5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％和99％之间；在约5％到10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％和99％之间；在约10％到20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％和99％之间；在约20％到30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％和99％之间；在约30％到40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％和99％之间；95％和99％；在约40％到50％、60％、70％、80％、90％、95％和99％之间；在约50％到60％、70％、80％、90％、95％和99％之间；在约60％到70％、80％、90％、95％和99％之间；在约70％到80％、90％、95％和99％之间；在约80％到90％、95％和99％之间；在约90％到95％和99％之间；或在约95％到99％之间。芯部的平均半径与壳体的平均半径的比值可以约为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％。
任何数目的可旋转部件都适用于本发明。可旋转部件的数目可以至少为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、50、100、500、1000、5000、10000、50000、100000、500000或1000000。可旋转部件的数目可以在1到5、6、7、8、9、10、50、100、500、1000、5000、10000、50000、100000、500000或1000000之间。在5到10、50、100、500、1000、5000、10000、50000、100000、500000或1000000之间；在10到50、100、500、1000、5000、10000、50000、100000、500000或1000000之间；在50到100、500、1000、5000、10000、50000、100000、500000或1000000之间；在100到500、1000、5000、10000、50000、100000、500000或1000000之间；在500到1000、5000、10000、50000、100000、500000或1000000之间；在约1000到约5000、10000、50000、100000、500000或1000000之间；在约5000到约10000、50000、100000、500000或1000000之间；在约10000到约50000、100000、500000或1000000之间；在约50000到约100000、500000或1000000之间；在约100000到约500000或1000000之间；或约在500000到1000000之间。可旋转部件的数目可以为1、2、3、4.5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10000、20000、30000、40000、50000、60000、70000、80000、90000、100000、200000、300000、400000、500000、600000、700000、800000、900000或1000000。
可旋转部件的旋转
(一个或多个)可旋转部件的旋转可以通过任何合适的装置实现。例如，(一个或多个)可旋转部件的旋转可以由电机，如AC电机、DC电机、磁场电机或热机(如内燃机、柴油机或蒸汽机)驱动。
(一个或多个)可旋转部件的旋转可以相对于第一材料和第二材料。例如，当第一材料和/或第二材料包括固态表面时，固态表面可以通过可旋转部件的表面而可旋转部件为静止的，从而实现可旋转部件的相对旋转。
(一个或多个)可旋转部件的旋转可以由第一材料和/或第二材料通过可旋转部件的表面的运动来驱动。
如果第一材料和/或第二材料包括固态表面，(一个或多个)可旋转部件的旋转可以由固态表面与可旋转部件表面之间的摩擦驱动。(一个或多个)可旋转部件的旋转可以由固态表面上的表面结构与(一个或多个)可旋转部件上的表面结构的接合驱动。例如，(一个或多个)可旋转部件和固态表面可以包括附加的表面结构，如联锁齿或槽设置。
如果第一材料和/或第二材料为流体，(一个或多个)可旋转部件的旋转可以由通过(一个或多个)可旋转部件的流体的流动来驱动。(一个或多个)可旋转部件可以可操作地与涡轮接合，流体流过涡轮来驱动(一个或多个)可旋转部件的旋转。例如，涡轮可以安装到管状套筒的内表面上，接着与一个或多个可旋转部件物理接触；流体运动而产生的涡轮转动使得套筒旋转，从而驱动与之接触的可旋转部件的旋转。涡轮可以是本领域公知的任何合适类型。例如，涡轮可以是冲力式涡轮(如佩尔顿水轮或双击式涡轮)或反动式涡轮(如螺旋桨型涡轮或阿基米德螺旋泵)。可旋转部件可以包括表面结构，如叶片，流体流过该表面结构来驱动(一个或多个)可旋转部件的旋转。当可旋转部件的数目大于1时，每个可旋转部件的旋转可以与每个其他可旋转部件的旋转分开(例如，通过可旋转部件与固态表面之间的滑动)。可替代地，可旋转部件的旋转可以与一个或多个(包括全部)其他可旋转部件协调。本文中术语“协调”是指被认为是“协调”的所有可旋转部件具有大体相同的角速度。
可旋转部件可以进行360°的完全旋转。可替代地，可旋转部件可以进行部分旋转。例如可旋转部件可以在沿在第一方向上的弧线与沿在第二方向上的弧线之间振荡。可旋转部件可以跟随一系列弧线。例如，可旋转部件可以跟随锯齿形图案的一系列弧线。可旋转部件可以沿成大体随机的图案的一系列弧线移动。可旋转部件可以沿螺旋形图案移动。
可旋转部件可以以任何合适的旋转速率旋转。旋转速率可以约大于1、5、10、50、100、500、1000、5000或10000rpm。旋转速率可以在约1到约5、10、50、100、500、1000、5000或10000rpm之间。在约5到约10、50、100、500、1000、5000或10000rpm之间；在约10到约50、100、500、1000、5000或10000rpm之间；在约50到约100、500、1000、5000或10000rpm之间；在约100到约500、1000、5000或10000rpm之间；在约500到约1000、5000或10000rpm之间；在约1000到约5000或10000rpm之间；或在约5000到10000rpm之间。旋转速率可以约为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000或10000rpm。
可以通过改变(一个或多个)可旋转部件的旋转速率来调整热传递速率。通常，增加(一个或多个)可旋转部件的旋转速率被认为会增加热传递速率。对于给定一组条件的最佳旋转速率可以对应于最大传热速率。对于给定一组条件的最佳旋转速率可以通过实验或模拟确定。
温差
本文中术语“第一材料的温度”和“第二材料的温度”分别是指第一材料的平均温度和第二材料的平均温度。
第一材料的温度大于第二材料的温度。因此，热能将从第一材料传递到(一个或多个)可旋转部件，然后从(一个或多个)可旋转部件传递到第二材料。
对于本发明，第一材料与第二材料之间的任何温差都是适用的。温差可以约大于1、2、5、10、20、50、75、100、125、150、200、500、750或1000℃。温差可以在约1℃到约2、5、10、20、50、75、100、125、150、200、500、750或1000℃之间；在约2℃到约5、10、20、50、75、100、125、150、200、500、750或1000℃之间；在约5℃到约10、20、50、、100、125、150、200、500、750或1000℃之间；在约10℃到约20、50、75、100、125、150、200、500、750或1000℃之间；在约20℃到约50、75、100、125、150、200、500、750或1000℃之间；在约50℃到约75、100、125、150、200、500、750或1000℃之间；在约75℃到约100、125、150、200、500、750或1000℃之间；在约100℃到约125、150、200、500、750或1000℃之间；在约125℃到约150、200、500、750或1000℃之间；在约150℃到约200、500、750或1000℃之间；在约200℃到约500、750或1000℃之间；在约500℃到约750或1000℃之间；在约750℃到约1000℃之间。温差可以约为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、750、800、850、900、950或1000℃。由于本发明的装置的高传热效率，本发明尤其适于温度稍有不同的第一材料与第二材料之间的需要传热的情况，例如温差约小于50℃，或约小于40、30、20或10℃。
现在参照附图描述本发明的实施方式。
图1示出根据本发明实施方式的用于传热的装置10。装置10包括具有入口12的管11，流体通过管11流动。图1中的流体流动方向由箭头X，Y表示。管11内部安装有多个可旋转部件13。本文中所使用的术语“多个”指的是两个或更多。每个可旋转部件3都与管11的内表面相接触。
管11可以是现有管，可旋转部件13安装在管11中。可替代地，管11可以是可与可旋转部件13一起插入现有管的一部分管。在这种情况下，装置10还可以包括用于使装置10与现有管联接的联接部件(未示出)。
每个可旋转部件13示为大体上柱形形状。但是，在可替代实施方式中，一个或多个(包括全部)可旋转部件13可以呈大体上球形。图1中示出的可旋转部件13的数目为八个。但是，可旋转部件13可以是任何合适数目。可旋转部件13可以绕管11的整个圆周安装或者可替代地绕管11的圆周的一部分(或多个部分)安装。每个可旋转部件13可以与邻近的可旋转部件相接触或间隔开。如果可旋转部件13相互间隔开，任意两个可旋转部件13之间的距离可以与任意其他两个可旋转部件13之间的距离相同或不同(即，可旋转部件可以均匀地或不均匀地间隔)。
每个可旋转部件13位于保持件14中。保持件14允许可旋转部件13绕与管11的纵向轴线对准的轴线旋转但阻止可旋转部件13在流体流动的方向上移动。例如保持件14可以由管11内表面中的凹进限制或由管11的内表面上的(一个或多个)突起边限制。内套筒15在可旋转部件13之内并接触可旋转部件13。
使用时，可旋转部件13通过内套筒15相对于管11的内表面的旋转而绕其纵向轴线旋转。当可旋转部件13旋转时，热能在可旋转部件13与接触可旋转部件13的流体之间传递。接着，当可旋转部件13旋转时，热能在可旋转部件13与管11之间传递。如果流体的温度大于管11的温度，则热能从流体向管11传递。如果流体的温度小于管11的温度，则热能从管11向流体传输。然后在流过入口12的流体(由箭头X表示)与从出口16流出的流体(由箭头Y表示)之间存在温差。
图2示出根据本发明的可替代性实施方式的用于传热的装置20。装置20包括具有喇叭状部分22的管21，柱状可旋转部件23安装在喇叭状部分22中。这种结构减小由可旋转部件23引起的通过管21的流体流动的阻力，该流体流动方向由箭头X，Y表示。
图3示出根据本发明的用于传热的装置的可替代实施方式。如在前面的实施方式中，可旋转部件30设置成大体上环形的阵列31，例如当接触管的表面时。在图3所示的实施方式中，设有一系列阵列31。图3所示的阵列31的数目为三。但是，可以设置任何合适数目的阵列31。
图4a示出根据本发明的实施方式的用于传热的装置40，其中该装置可以被加装至现有管。装置40包括外套筒41和内套筒42。外套筒41与内套筒42之间安装有多个可旋转部件43。每个可旋转部件43与外套筒41的内表面及内套筒42的外表面相接触。可旋转部件43可以是之前实施方式所描述的可旋转部件。
图4b示出一系列如图4a中所示的装置40，安装在具有直径不同的部分的管44内部。每个装置40的外套筒41的外表面与管44的内表面相接触。
图5示出根据本发明实施方式的用于传热的装置50。装置50包括安装于外套筒52内部的可旋转部件51，并且内套筒53位于可旋转部件51内部并且与可旋转部件51相接触。可旋转部件51可以是之前实施方式所描述的可旋转部件。装置50可以被加装至现有管(未示出)，其中外套筒52的外表面与现有管相接触。在可替代性实施方式中，外套筒52可以是管或管的一部分。内套筒53内部安装有涡轮54。涡轮54可以是本领域已知的任何合适类型。使用时，当涡轮54与流动的流体接触时，涡轮54驱动内套筒53旋转，接着驱动可旋转部件51旋转。
图6示出根据本发明可替代性实施方式的用于传热的装置60。装置60包括具有入口62的管61，第一流体能够通过入口62流入。图4中的第一流体流动的方向由箭头X，Y表示。管61外面安装有多个可旋转部件63。除了与管61的外表面相接触外，可旋转部件63可以如之前实施方式所描述的。内套筒64位于可旋转部件63外部并与可旋转部件63接触。
第二流体能够在由箭头A、B、C、D表示的方向上流过可旋转部件63。根据图6的实施方式，第一流体的流动方向与第二流体的流动方向相反。在其他实施方式中，第一流体与第二流体可以在相同方向上流动。第二流体可以容纳在围绕装置60的外壳(未示出)内。
使用时，通过内套筒64相对于管61的旋转，可旋转部件63绕其纵向轴线旋转。当可旋转部件63旋转时，热能在可旋转部件63与接触可旋转部件63的第二流体之间传递。当可旋转部件旋转时，热能还在可旋转部件63与管61之间被传输。如果第二流体的温度大于管61的温度，则热能从流体向管61传输。如果流体的温度小于管61的温度，则热能从管61向流体传输。热能还可以在管60与第一流体之间传输。
图7a示出根据本发明可替代性实施方式的用于传热的装置70。装置70旨在用于使热能远离热源71。例如热源71可以为计算机中央处理单元。
装置70的基板72直接安装到热源71从而与热源71热接触。基板72的上表面(与安装至热源71的表面相反)具有多个沟槽73。沟槽73限定绕基板72的上表面上的点的同心圆。
顶板74位于基板72之上。顶板74的下表面(面对基板72)具有多个沟槽75，沟槽75与沟槽73相对应。球形可旋转部件76位于由每个沟槽73与对应沟槽75限定的管状沟槽中。每个球形可旋转部件76与沟槽73，75的表面热接触，沟槽73，75位于围绕这些沟槽的环形路径中且能在围绕这些沟槽的环形路径中滚动。
每个沟槽73及相应沟槽75可以具有一个或多个可旋转部件76。图7b是包括位于底板72的每个沟槽73中的多个可旋转部件76的装置70的实施方式的顶视剖视图。
叶轮77安装在杆78上并且由电机转动(未示出)。杆78还可操作地连接至顶板74。
使用中，电机致使杆78旋转。接着杆78使叶轮77和顶板74旋转。顶板74的旋转使可旋转部件76相对于基板72旋转。叶轮77的旋转使流体在由箭头X，Y指示的方向上被推进。例如流体可以是空气，或者如果系统是封闭的，流体可以是水。顶板74与基板72之间有足够的空间以使流体可以在顶板74与基板72之间通过并且可以通过可旋转部件76的表面。当可旋转部件76旋转时，热能从基板72向可旋转部件76传输。接着热能从可旋转部件76向通过可旋转部件76的表面的流体传输。流体在由箭头A，B指示的方向上离开装置70。
在其他实施方式中，装置70还可以包括基板72、顶板74，基板72与顶板74分别具有沟槽73和沟槽75，可旋转部件76位于基板72与顶板74之间。例如它们可以一个叠在另一个上面，其中每隔一层固定并且另一层能够移动。
图7c示出具有安装在底板72与顶板74之间的中板79a、79b的装置的实施方式。在该实施方式中，基板72和中板79b是固定的。中板79a与顶板74可操作地连接至杆78，因此使用中，杆78的旋转致使顶板74和中板79a旋转。
图8a示出根据本发明的可替代性实施方式的用于传热的装置80。装置80包括固态表面81。固态表面81具有通过其的孔82，孔82允许流体在由箭头X，Y指示的方向上通过。
装置80还包括分别安装在杆84a、84b、84c上的多个可旋转部件83a、83b、83c。可旋转部件83a的每个与固态表面81及至少一个可旋转部件83b热接触。接着可旋转部件83b的每个与至少一个可旋转部件83c热接触。在其他实施方式中，装置80还可以包括杆和安装在杆上的可旋转部件。
使用中，通过杆84a、84b、84c的旋转，可旋转部件83a、83b、83c分别相对于固态表面81旋转。当可旋转部件83a、83b、83c旋转时，热能在可旋转部件83a、83b、83c和与其接触的流体之间传输。热能还在可旋转部件83c与83b之间、可旋转部件83b与83a之间、以及可旋转部件83a与固态表面81之间传输。如果流体温度大于固态表面81温度，则热能从流体传到固态表面81。如果流体温度小于固态表面81温度，则热能从固态表面81传到流体。那么在流过孔82的流体(由箭头X表示)与已经通过可旋转部件83a、83b、83c的流体(由箭头Y表示)之间将存在温差。
图8b示出根据本发明的用于传热的装置80的实施方式，其中可旋转部件83a、83b、83c(未示出)与第二表面85热接触，第二表面85与固态表面81近于垂直。可旋转部件83a、83b、83c(未示出)不与第三表面86热接触，第三表面86也与固态表面81近于垂直。在装置80的这种实施方式中，当使用时，热能还在可旋转部件83a、83b、83c与第二表面85之间传输。第二表面85可以与固态表面81接触，在这样情况下，当使用时热能还在第二表面85与固态表面81之间传输。
图8c示出根据本发明的用于传热的装置80的实施方式，其中可旋转部件83a、83b、83c(未示出)与第二表面85及第三表面86热接触，第二表面85和第三表面86都与固态表面81近于垂直。在装置80的这种实施方式中，当使用时，热能还在可旋转部件83a、83b、83c与第二表面86和第三表面86之间传输。第二表面85和/或第三表面86可以与固态表面81相接触。如果第二表面85与固态表面81接触，当使用时热能还在第二表面85与固态表面81之间被传输。如果第三表面86与固态表面81接触，当使用时热能还在第三表面86与固态表面81之间传输。
图9示出根据本发明可替代实施方式的用于传热的装置90。装置90包括由阻隔件93分离的第一室91和第二室92。第一室91被设置成使得第一流体能够在箭头A的方向上流入第一室91并且在箭头B的方向上离开第一室91。第二室92被设置成使得第二流体能够在箭头C的方向上流入第二室92并且在箭头D的方向上离开第二室92。阻隔件93防止第一室91中的第一流体与第二室92中的第二流体相混。
盘阵列94设置在第一室91与第二室92之间并且伸入第一室91和第二室92中，从而与第一流体及第二流体热接触。盘阵列94中的每个被固定地安装至杆95，因此杆95绕其纵向轴线的旋转使安装至杆95的盘阵列94旋转。通过阻隔件93，盘阵列94与杆95形成密封从而防止第一流体与第二流体混合。可以包括作为盘阵列94、杆95和/或阻隔件93的一部分的密封部件。
使用中，第一流体在箭头A的方向上流入第一室91，第二流体在箭头C的方向上流入第二室92，其中第二流体温度低于第一流体低。每个盘阵列94的第一部分因而与第一流体热接触并且每个盘阵列94的第二部分因而与第二流体热接触。杆95绕其纵向轴线旋转从而使盘阵列94在箭头E的方向上旋转。当盘阵列94旋转时，热能从第一流体向盘阵列94传输以及从盘阵列94向第二流体传输。第一流体在箭头B的方向上离开第一室91并且第二流体在箭头D的方向上离开第二室92。第一流体离开第一室91时的温度低于第一流体进入室91时的温度。第二流体离开第二室92时的温度高于第二流体进入室92时的温度。
在可替代实施方式中，盘阵列94由具有其他形状的可旋转部件如柱形、星形、桨轮形或螺旋形的可旋转部件替代。在一些实施方式中，可旋转部件的形状由从中心点或毂辐射出的多个轮辐限定，如柱形刷。在一些实施方式，如可旋转部件呈桨轮形或螺旋形的实施方式中，第一流体的流动和第二流体的流动驱动可旋转部件的旋转。
图10示出根据本发明可替代实施方式的用于传热的装置100。装置100包括固态表面101和固态表面102。在可替代实施方式中，固态表面102可以省略。固态表面101包括缝103，杆104穿过缝103突出。在可替代实施方式中，固态表面102还可以包括缝，杆104穿过该缝突出。可旋转部件105固定地安装至杆104从而杆104绕其纵向轴线的旋转使可旋转部件95旋转。可旋转部件105被设置成使得垂直于杆104的纵向轴线的可旋转部件95的表面的一部分与固态表面101的一部分和固态表面102的一部分热接触。
使用中，装置100设置成使得垂直于杆104的纵向轴线的可旋转部件95的表面的且不与固态表面101、102热接触的部分与诸如空气的流体热接触。杆104绕其纵向轴线旋转，从而使可旋转部件105旋转。当可旋转部件105旋转时，热能在可旋转部件105与和可旋转部件105相接触的流体之间传输。当可旋转部件15旋转时，热能还在可旋转部件105与固态表面101、102之间传输。如果流体的温度大于固态表面101、102的温度，则热能从流体传向固态表面101、102。如果流体的温度小于固态表面101、102的温度，则热能从固态表面101，102向流体传输。
杆104在箭头A、B的方向上是可动的。通过在箭头A的方向上移动杆104，可旋转部件105与固态表面101、102之间的接触面积增加并且可旋转部件105与流体之间的接触面积减少。相反地，通过在箭头B的方向上移动杆104，可旋转部件105与固态表面101、102之间的接触面积减少并且可旋转部件105与流体之间的接触面积增加。因此，通过在箭头A、B的方向上移动杆104，可旋转部件105与流体之间的接触面积相对于可旋转部件105与固态表面101、102之间的接触面积可以被改变。在实施方式中，平行于旋转轴线的可旋转部件105的表面可以与流体是隔热的，从而允许可旋转部件105与流体和可旋转部件105与固态表面101、102之间的相对接触面积在0到1之间变化。
虽然在图10中，可旋转部件105示出为柱形，但是在可替代实施方式中可旋转部件105可以具有任何合适的形状。例如，可旋转部件105可以为具有非环形相对面的棱柱(例如，半柱体、四角棱柱体、矩形棱柱或三角柱)，从而当可旋转部件旋转时，这些面与固态表面101、102之间的接触面积波动。在其他实施方式中，可以通过使杆104与可旋转部件105的对称纵向轴线偏移来实现接触面积的波动。
实施例
实施例1：吸热
图11示出在实施例1中使用的用于传热的装置110。装置110包括基座部分111和与基座部分111热接触的具有八个盘112的阵列。基座部分111由铝制成并且其长度为5cm、宽度为5cm及高度为2cm。每个盘112由铝制成并且其半径为20mm及厚度为2mm。基座部分111具有为了容纳盘112而间隔的一系列槽。盘112固定地安装至可旋转杆13从而杆113的旋转使每个盘112在基座部分111的槽中旋转。当盘112旋转时，基座部分111与盘112之间的热接触被保持。
在第一实验中，装置110在电热板上加热到54℃以上。加热后，装置110从热板移走并放入隔热箱中以减小从基底部分111的表面的热损失；盘112与周围空气之间的热传递仍然是可能的。将热电偶插入基座部分111中用于测量该装置的温度。
在第二实验中，重复第一实验的方法，除了当测量装置110的温度时，通过旋转杆113使盘112以5Hz旋转。
图12示出盘112旋转和不旋转的情况下作为时间函数的设备11的温度。在这两种情况中，温度衰减为指数型，具有特征时间τ；越短的时间τ对应于越有效的冷却。与盘112不旋转的情况的冷却时间相比，以5Hz旋转盘112的情况将装置110的冷却时间减少了约50％(即提高冷却效率)。实施例2：管式热交换器
图13(a)示出在实施例2中使用的用于传热的被分解的装置130。装置130为用于在热交换器内的第一材料与热交换器外的第二材料之间传热的管式热交换器。
装置130包括管131和九个辊132。管131由钢制成且其长度为250mm、外半径为25mm及壁厚为2mm。每个辊132为长度为24mm、外半径为25mm以及壁厚为5mm的中空钢柱体。辊132可旋转地安装在杆133中的一个上，从而每个辊132能够绕其所安装至的杆133的纵向轴线旋转。
图13(b)示出具有安装在管131上的辊132的杆133插入管131。图13(c)示出具有可操作地安装在管131内部的杆133和辊132的装置130。当被插入管131时，辊132与管131的内表面热接触并且能够在该表面上滚动。每个杆133由位于管131之外的DC电机(未示出)旋转。杆133的旋转使得辊132沿管131的内表面滚动。
为了测试其传热效率，装置30弯曲浸没在温控水浴器中。水浴器的温度(Tbath)维持在35℃。冷却泵以恒定流速(F＝0.1L/s)将冷水注入管131中。管131被密封，所以注入管131的水与水浴器中的水之间没有水交换。第一热电偶用来测量临近进入管131前的流动水的温度(Tin)以及第二热电偶用来测量离开管131的水的温度(Tout)。
水浴器中的水与装置130中的水之间的热通量(Q)由测量的进入和离开管的水的温度和流速来确定：
Q＝ρc(Tout-Tin)F    (1)
在等式(1)中，c为水的比热(c＝4200J/(Kg.K))，ρ为水的密度(p＝1000kg/m3)。反映装置130的传热效率(或传热速率)的标准传热系数h由等式(2)给出：
h＝Q/(S(Tbath-Tin))    (2)
在等式(2)中，S为管131的表面面积(S＝0.0393m2)。
图14示出作为杆133旋转速率的函数的测量的传热系数h。杆133的旋转速率与辊132的旋转速率成正比。图15示出相对于没有旋转情况下传热系数的作为根据图14的旋转速率的函数的装置130传热系数。随着杆133的旋转速度从0增加到5Hz，传热的相对效率增大约60％(参照图15)。因此，观察到传热速率随着辊132的旋转速率增加而增加。应该理解上述方法和装置至少大体上提供了用于提高材料之间传热的可调性和效率的方法和装置。
本文中描述和/或附图中示出的方法和装置，仅通过示例的方式呈现而并非限制本发明的范围。除非另外特别说明，本文中描述的方法和装置的各个方面和部件可以被更改，或者因此可以由公知等同替代，或者未知的替代如将来可以被发展或如将来可能发现可接受的替代来取代。因为潜在应用的范围巨大并且因为本文中描述的方法和装置可适于多个这种变型，本文中描述的方法和装置还可以进行修改以用于各种应用并且仍保持在要求保护的发明的范围和精神内。

Claims (96)

1.一种用于在第一材料与第二材料之间传热的方法，所述第一材料具有第一温度，所述第二材料具有第二温度，其中所述第一温度大于所述第二温度，所述方法包括：
(a)提供一个或多个可旋转部件；
(b)设置所述一个或多个可旋转部件，以便当所述一个或多个可旋转部件旋转时，所述一个或多个可旋转部件的传热部分与所述第一材料及所述第二材料热接触；以及
(c)旋转所述一个或多个可旋转部件；
由此热能从所述第一材料传输到所述传热部分以及从所述传热部分传输到所述第二材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料中的至少一个为流体。
3.根据权利要求2所述的方法，包括使所述流体通过所述一个或多个可旋转部件的表面和/或穿过所述一个或多个可旋转部件。
4.根据权利要求3所述的方法，其中使所述流体通过所述一个或多个可旋转部件的表面和/或穿过所述一个或多个可旋转部件是通过泵送所述流体来实现的。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中使所述流体通过所述一个或多个可旋转部件的表面或穿过所述一个或多个可旋转部件来驱动所述一个或多个可旋转部件的旋转。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料中的至少一个包括固态表面。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述一个或多个可旋转部件的所述旋转包括在所述固态表面上滚动。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中在所述一个或多个可旋转部件与所述固态表面之间大体上没有滑动。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中施加压力以将所述一个或多个可旋转部件推到所述固态表面上。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述一个或多个可旋转部件的表面的至少一部分是弹性的，由此所述压力致使所述一个或多个可旋转部件相对于所述固态表面部分地变形。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述固态表面的至少一部分是弹性的，由此所述压力致使所述固态表面相对于所述一个或多个可旋转部件部分地变形。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述第一材料为流体并且所述第二材料包括固态表面，或者所述第一材料包括固态表面并且所述第二材料为流体。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括提供一个或多个额外的可旋转部件，所述一个或多个额外的可旋转部件不与所述固态表面热接触，该方法还包括以下步骤：
(d)设置所述一个或多个额外的可旋转部件，以便所述一个或多个额外的可旋转部件的一部分与所述一个或多个可旋转部件及所述流体热接触；以及
(e)旋转所述一个或多个额外的可旋转部件。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述一个或多个可旋转部件的旋转致使所述一个或多个额外的可旋转部件旋转。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述一个或多个额外的可旋转部件的旋转致使所述一个或多个可旋转部件旋转。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中多个所述一个或多个可旋转部件与所述第一材料及所述第二材料热接触。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述多个可旋转部件中的每个接触一个或多个邻近的可旋转部件。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中所述多个可旋转部件中的每个接触多个邻近的可旋转部件。
19.根据权利要求18所述的方法，其中在邻近的可旋转部件之间大体上没有滑动，由此所述多个可旋转部件的旋转被协调。
20.一种用于在固态表面与具有不同于所述固态表面的温度的材料之间传热的方法，其中所述方法包括提供一个或多个可旋转部件，并且还包括以下同时的步骤：
(a)保持所述一个或多个可旋转部件与所述固态表面之间的热接触；
(b)保持所述一个或多个可旋转部件与所述材料之间的热接触；以及
(c)旋转所述一个或多个可旋转部件，
因此：
(i)热能从所述固态表面传输到所述一个或多个可旋转部件以及从所述一个或多个可旋转部件传输到所述材料；或者
(ii)热能从所述材料传输到所述一个或多个可旋转部件并且从所述一个或多个可旋转部件传输到所述固态表面。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述材料为流体。
22.根据权利要求20或21所述的方法，包括使所述材料通过所述一个或多个可旋转部件的表面和/或穿过所述一个或多个可旋转部件。
23.根据权利要求22所述的方法，其中使所述材料通过所述一个或多个可旋转部件的表面和/或穿过所述一个或多个可旋转部件是通过泵送所述材料来实现的。
24.根据权利要求22或23所述的方法，其中使所述材料通过所述一个或多个可旋转部件的表面或穿过所述一个或多个可旋转部件来驱动所述一个或多个可旋转部件旋转。
25.根据权利要求20至24中任一项所述的方法，其中所述一个或多个可旋转部件的所述旋转包括在所述固态表面上滚动。
26.根据权利要求20至25中任一项所述的方法，其中所述一个或多个可旋转部件与所述固态表面之间大体上没有滑动。
27.根据权利要求20至26中任一项所述的方法，其中施加压力以将所述一个或多个可旋转部件推到所述固态表面上。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述一个或多个可旋转部件的表面的至少一部分是弹性的，由此所述压力致使所述一个或多个可旋转部件相对于所述固态表面部分地变形。
29.根据权利要求27或28所述的方法，其中所述固态表面的至少一部分是弹性的，由此所述压力致使所述固态表面相对于所述一个或多个可旋转部件部分地变形。
30.根据权利要求20至29中任一项所述的方法，其中所述表面与多个所述可旋转部件接触。
31.根据权利要求30所述的方法，其中每个可旋转部件接触一个或多个邻近的可旋转部件。
32.根据权利要求30或31所述的方法，其中每个可旋转部件接触多个邻近的可旋转部件。
33.根据权利要求32所述的方法，其中在邻近的可旋转部件之间大体上没有滑动，由此所述多个可旋转部件的旋转被协调。
34.根据权利要求20至33中任一项所述的方法，所述方法还包括提供一个或多个额外的可旋转部件，所述一个或多个额外的可旋转部件不与所述固态表面物理接触，所述方法还包括与步骤(a)至(c)同时的以下步骤：
(d)保持所述一个或多个额外的可旋转部件与所述材料之间的热接触；以及
(e)保持所述一个或多个额外的可旋转部件与所述一个或多个可旋转部件中的至少一个之间的热接触；以及
(f)旋转所述一个或多个额外的可旋转部件。
35.根据权利要求34所述的方法，其中热能还从所述一个或多个可旋转部件传输到所述一个或多个额外的可旋转部件以及从所述一个或多个额外的可旋转部件传输到所述材料。
36.根据权利要求34所述的方法，其中热能还从所述材料传输到所述一个或多个额外的可旋转部件以及从所述一个或多个额外的可旋转部件传输到所述一个或多个可旋转部件。
37.根据权利要求34至36中任一项所述的方法，其中所述一个或多个可旋转部件的旋转致使所述一个或多个额外的可旋转部件旋转。
38.根据权利要求34至36中任一项所述的方法，其中所述一个或多个额外的可旋转部件的旋转致使所述一个或多个可旋转部件的旋转。
39.一种用于在第一材料与第二材料之间传热的装置，所述第一材料具有第一温度，所述第二材料具有第二温度，其中所述第一温度大于所述第二温度，所述装置包括一个或多个可旋转部件，所述一个或多个可旋转部件被设置成使所述一个或多个可旋转部件的传热部分与所述第一材料及所述第二材料热接触，由此所述一个或多个可旋转部件的旋转将热能从所述第一材料传输到所述传热部分以及从所述传热部分传输到所述第二材料。
40.根据权利要求39所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件中的每个大体上呈柱形。
41.根据权利要求39所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件中的每个大体上呈球形。
42.根据权利要求39至41中任一项所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件中的每个包括热传导率大于约0.001W(m.K)-1的材料。
43.根据权利要求39至41中任一项所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件中的每个包括热传导率在约0.001到约10000W(m.K)-1之间的材料。
44.根据权利要求39至43中任一项所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件中的每个包括热容大于约0.1J(g.K)-1的材料。
45.根据权利要求39至43中任一项所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件中的每个都包括具有在约0.1到约15J(g.K)-1之间的热容的材料。
46.根据权利要求39至45中任一项所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件中的每个都具有芯部和壳体，所述芯部具有芯部材料，所述壳体具有壳体材料。
47.根据权利要求46所述的装置，其中所述芯部材料具有比所述壳体材料更低的热传导率。
48.根据权利要求46所述的装置，其中所述芯部材料具有比所述壳体材料更低的热容。
49.根据权利要求39至48中任一项所述的装置，其中所述第一材料和所述第二材料中的至少一个包括固态表面。
50.根据权利要求49所述的装置，其中所述固态表面的至少一部分呈凹形。
51.根据权利要求49或50所述的装置，其中所述固态表面的至少一部分呈凸形。
52.根据权利要求49至51中任一项所述的装置，其中所述固态表面的至少一部分是平的。
53.根据权利要求49至52中任一项所述的装置，其中所述固态表面包括孔，所述材料可以穿过所述孔。
54.根据权利要求49至53中任一项所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件限制在所述固态表面与第二表面之间，其中所述第二表面能够相对于所述固态表面移动。
55.根据权利要求54所述的装置，其中所述第二表面的相对移动致使所述可旋转部件旋转。
56.根据权利要求54或55所述的装置，其中涡轮安装至所述第二表面，从而在使用时，所述涡轮致使所述第二表面相对于所述固态表面移动。
57.根据权利要求54至56中任一项所述的装置，其中所述第二表面包括孔，所述材料可以穿过所述孔。
58.根据权利要求54至57中任一项所述的装置，其中所述固态表面和所述第二表面为同心管或其部分的内表面和外表面。
59.根据权利要求54至58中任一项所述的装置，其中所述固态表面和所述第二表面大体上是平的。
60.根据权利要求59所述的装置，其中所述固态表面中具有一个或多个环形沟槽，所述第二表面能够相对于所述固态表面旋转或所述固态表面能够相对于所述第二表面旋转，旋转轴线通过所述环形沟槽的中心。
61.根据权利要求59或60所述的装置，其中所述第二表面中具有一个或多个环形沟槽。
62.根据权利要求39至61中任一项所述的装置，所述装置还包括一个或多个额外的可旋转部件，所述一个或多个额外的可旋转部件与所述一个或多个可旋转部件热接触但是不与所述第一材料及所述第二材料之一热接触。
63.根据权利要求62所述的装置，其中所述一个或多个额外的可旋转部件与所述第一材料热接触，由此所述一个或多个额外的可旋转部件的旋转还将热能从所述第一材料传输到所述一个或多个额外的可旋转部件以及从所述一个或多个额外的可旋转部件传输到所述一个或多个可旋转部件。
64.根据权利要求63所述的装置，其中所述一个或多个额外的可旋转部件与所述第二材料热接触，由此所述一个或多个额外的可旋转部件的旋转还将热能从所述一个或多个可旋转部件传输到所述一个或多个额外的可旋转部件以及从所述一个或多个额外的可旋转部件传输到所述第二材料。
65.根据权利要求62至64中任一项所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件的旋转致使所述一个或多个额外的可旋转部件旋转。
66.根据权利要求62至64中任一项所述的装置，其中所述一个或多个额外的可旋转部件的旋转致使所述一个或多个可旋转部件旋转。
67.根据权利要求39至66中任一项所述的装置，所述装置还包括泵，所述泵用于泵送流体以通过所述一个或多个可旋转部件的表面和/或穿过所述一个或多个可旋转部件。
68.一种用于在固态表面与具有与所述固态表面不同的温度的材料之间传热的装置，所述装置包括与所述固态表面及所述材料热接触的一个或多个可旋转部件，由此所述一个或多个可旋转部件的旋转使得
(i)将热能从所述固态表面传输到所述一个或多个可旋转部件以及从所述一个或多个可旋转部件传输到所述材料；或者
(ii)将热能从所述材料传输到所述一个或多个可旋转部件并且从所述一个或多个可旋转部件传输到所述固态表面。
69.根据权利要求68所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件中的每个大体上呈柱形。
70.根据权利要求68所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件中的每个大体上呈球形。
71.根据权利要求68至70中任一项所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件中的每个包括具有大于约0.001W(m.K)-1的热传导率的材料。
72.根据权利要求68至70中任一项所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件中的每个包括具有在约0.001到约10000W(m.K)-1之间的热传导率的材料。
73.根据权利要求68至72中任一项所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件中的每个包括具有大于约0.1J(g.K)-1的热容的材料。
74.根据权利要求68至72中任一项所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件中的每个包括具有在约0.1到约15J(g.K)-1之间的热容的材料。
75.根据权利要求68至74中任一项所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件中的每个具有芯部和壳体，所述芯部具有芯部材料，所述壳体具有壳体材料。
76.根据权利要求75所述的装置，其中所述芯部材料具有比所述壳体材料更低的热传导率。
77.根据权利要求75所述的装置，其中所述芯部材料具有比所述壳体材料更低的热容。
78.根据权利要求68至77中任一项所述的装置，其中所述固态表面的至少一部分呈凹形。
79.根据权利要求68至78中任一项所述的装置，其中所述固态表面的至少一部分呈凸形。
80.根据权利要求68至79中任一项所述的装置，其中所述固态表面的至少一部分是平的。
81.根据权利要求68至80中任一项所述的装置，其中所述固态表面包括孔，所述材料可以穿过所述孔。
82.根据权利要求68至81中任一项所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件限制在所述固态表面与第二表面之间，其中所述第二表面能够相对于所述固态表面移动。
83.根据权利要求82所述的装置，其中所述第二表面的相对移动致使所述可旋转部件旋转。
84.根据权利要求82或83所述的装置，其中涡轮安装至所述第二表面，从而在使用时，所述涡轮致使所述第二表面相对于所述固态表面移动。
85.根据权利要求82至84中任一项所述的装置，其中所述第二表面包括孔，所述材料可以穿过所述孔。
86.根据权利要求82至85中任一项所述的装置，其中所述固态表面和所述第二表面为同心管或其部分的内表面和外表面。
87.根据权利要求82至86中任一项所述的装置，其中所述固态表面和所述第二表面大体上是平的。
88.根据权利要求87所述的装置，其中所述固态表面中具有一个或多个环形沟槽，所述第二表面能够相对于所述固态表面旋转或所述固态表面能够相对于所述第二表面旋转，旋转轴线通过所述环形沟槽的中心。
89.根据权利要求87或88所述的装置，其中所述第二表面中具有一个或多个环形沟槽。
90.根据权利要求68至89中任一项所述的装置，还包括一个或多个额外的可旋转部件，所述一个或多个额外的可旋转部件与所述一个或多个可旋转部件及所述材料热接触但是不与所述固态表面物理接触。
91.根据权利要求90所述的装置，其中所述一个或多个额外的可旋转部件的旋转还将热能从所述一个或多个可旋转部件传输到所述一个或多个额外的可旋转部件以及从所述一个或多个额外的可旋转部件传输到所述材料。
92.根据权利要求90所述的装置，其中所述一个或多个额外的可旋转部件的旋转还将热能从所述材料传输到所述一个或多个额外的可旋转部件以及从所述一个或多个额外的可旋转部件传输到所述一个或多个可旋转部件。
93.根据权利要求90至92中任一项所述的装置，其中所述一个或多个可旋转部件的旋转致使所述一个或多个额外的可旋转部件旋转。
94.根据权利要求90至92中任一项所述的装置，其中所述一个或多个额外的可旋转部件的旋转致使所述一个或多个可旋转部件旋转。
95.根据权利要求68至94中任一项所述的装置，所述装置还包括泵，所述泵用于泵送所述材料以通过所述一个或多个可旋转部件的表面和/或穿过所述一个或多个可旋转部件。
96.如权利要求39所述的用于在具有第一温度的第一材料与具有第二温度的第二材料之间传热的装置，或如权利要求68所述的用于将热能从固态表面传输到材料的装置，所述装置大体上如本文中参照实施例和附图进行描述的装置。
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