CN105066530A - 一种固体压缩制冷方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固体压缩制冷方法及装置，旨在提供一种通过压缩高分子材料，改变高分子材料的构象，从而实现高分子材料的吸热和放热过程，产生制冷和制热效应的制冷方法及装置。该方法为：当第一固体压缩材料单元被压缩时，放热，产生热效应，同时，第二固体压缩材料单元进行弹性恢复过程，吸热，产生冷效应；当第二固体压缩材料单元被压缩时，放热，产生热效应，同时，第一固体压缩材料单元进行弹性恢复过程，吸热，产生冷效应。通过压缩第一固体压缩材料单元或第二固体压缩材料单元可以实现连续制冷。本发明的制冷方法采用的制冷材料为固体材料，压缩比小，占用空间小。而且，不采用氟利昂等对环境有破坏的工质，环保性好。

Description

一种固体压缩制冷方法及装置
技术领域
本发明涉及到制冷领域，更具体的说，是涉及一种固体压缩制冷方法及装置。
背景技术
制冷就是在外界功的作用下，实现从低温向高温的传热过程。从热力学分析，就是在外界功的作用下，同一物质在某个过程中有熵增和熵减过程。根据这一原理，已经出现了很多制冷方法和装置，包括蒸汽压缩式制冷、磁制冷、半导体制冷、热声制冷等众多方法。蒸汽压缩式制冷主要是液体的相变来制冷，体积变化大，磁制冷需要改变磁极方向，磁场强度大；半导体制冷通过电子的单向运动来实现温差效应，电功率大，冷却设备大；热声制冷通过声波的压缩和膨胀来实现制冷，设备体积大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种通过压缩高分子材料，改变高分子材料的构象，从而实现高分子材料的吸热和放热过程，产生制冷和制热效应的制冷方法。
本发明的另一个目的是提供一种采用高分子材料实现制冷和制热效应的装置。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种固体压缩制冷方法，当第一固体压缩材料单元被压缩时，放热，产生热效应，同时，第二固体压缩材料单元进行弹性恢复过程，吸热，产生冷效应；当第二固体压缩材料单元被压缩时，放热，产生热效应，同时，第一固体压缩材料单元进行弹性恢复过程，吸热，产生冷效应；通过压缩第一固体压缩材料单元或第二固体压缩材料单元实现连续制冷。
所述第一固体压缩材料单元和第二固体压缩材料单元均由高玻璃化温度高分子材料和低玻璃化温度高分子材料混合而成。
所述第一固体压缩材料单元和第二固体压缩材料单元均为橡胶与塑料的混合物，按照重量比橡胶与塑料的比例为1：9～9:1。
一种固体压缩制冷方法所使用的装置，包括固定台、第一固定板、第二固定板、活动板、第一套管换热器、第二套管换热器、第一固定压缩材料单元和第二固定压缩材料单元，所述第一固定板和第二固定板分别固定安装于所述固定台的两端，所述活动板设置于所述第一固定板和第二固定板之间，所述第一固定板与活动板之间设置有所述第一固定压缩材料单元，所述第二固定板与所述活动板之间设置有所述第二固定压缩材料单元，所述第一固定压缩材料单元置于所述第一套管换热器内，所述第二固定压缩材料单元置于所述第二套管换热器内，冷冻液进口接管分别与冷冻液旁通管一端和第三阀门的进口连接，所述冷却液进口接管分别与冷却液旁通管一端和第一阀门的进口连接，所述冷冻液旁通管另一端与所述第一阀门的出口并联后与所述第一套管换热器的进口接管连接，所述冷却液旁通管另一端与所述第三阀门的出口并联后与所述第二套管换热器的进口接管连接，所述冷冻液旁通管上安装有第二阀门，所述冷却液旁通管上安装有第四阀门；所述第一套管换热器的出口接管分别与冷冻液回返接管一端和第八阀门的进口连接，所述第二套管换热器的出口接管分别与冷却液回返接管一端和第五阀门的进口连接，所述冷却液回返接管的另一端与所述第八阀门的出口并联后与冷却液出口接管连接，所述冷冻液回返接管的另一端与所述第五阀门的出口接管并联后与冷冻液出口接管连接；所述冷冻液回返接管上安装有第六阀门，所述冷却液回返接管上安装有第七阀门。
所述第一固体压缩材料单元和第二固体压缩材料单元均由高玻璃化温度高分子材料和低玻璃化温度高分子材料混合而成。
所述第一固体压缩材料单元和第二固体压缩材料单元均为橡胶与塑料的混合物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的制冷方法通过压缩高分子材料，改变高分子材料的构象，从而实现高分子材料的吸热和放热过程，产生制冷和制热效应。压敏性高分子材料有一个重要特性，在材料破坏的压力变形内，当压缩时，高分子材料的构象会发生变化，这时放出热量；当材料的压力释放时，随着释放压力的进程不同，高分子材料会吸收热量，产生不同的构象，从而实现不同的冷量。
2、本发明的制冷方法采用的制冷材料为固体材料，压缩比小，占用空间小。而且，不采用氟利昂等对环境有破坏的工质，环保性好。
3、本发明的制冷装置结构简单，使用方便。
附图说明
图1所示为本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明固体压缩制冷方法包括下述步骤：当第一固体压缩材料单元被压缩时，放热，产生热效应，同时，第二固体压缩材料单元进行弹性恢复过程，吸热，产生冷效应；当第二固体压缩材料单元被压缩时，放热，产生热效应，同时，第一固体压缩材料单元进行弹性恢复过程，吸热，产生冷效应。通过压缩第一固体压缩材料单元或第二固体压缩材料单元可以实现连续制冷。
所述第一固体压缩材料单元和第二固体压缩材料单元均由高玻璃化温度高分子材料和低玻璃化温度高分子材料混合而成。
所述第一固体压缩材料单元和第二固体压缩材料单元均为橡胶与塑料的混合物，其重量比为1：9到9：1。
实现上述固体压缩制冷方法所使用的装置的示意图如图1所示，包括固定台11、第一固定板1、第二固定板10、活动板14、第一套管换热器2、第二套管换热器9、第一固定压缩材料单元3和第二固定压缩材料单元12，所述第一固定板1和第二固定板10分别固定安装于所述固定台11的两端，所述活动板14设置于所述第一固定板1和第二固定板10之间，所述第一固定板1与活动板14之间设置有所述第一固定压缩材料单元3，所述第二固定板10与所述活动板14之间设置有所述第二固定压缩材料单元12，所述第一固定压缩材料单元3置于所述第一套管换热器2内，所述第二固定压缩材料单元12置于所述第二套管换热器9内，冷冻液进口接管7分别与冷冻液旁通管21一端和第三阀门8的进口连接，所述冷却液进口接管4分别与冷却液旁通管22一端和第一阀门5的进口连接，所述冷冻液旁通管21另一端与所述第一阀门5的出口并联后与所述第一套管换热器的进口接管24连接，所述冷却液旁通管22另一端与所述第三阀门8的出口并联后与所述第二套管换热器的进口接管23连接，所述冷冻液旁通管21上安装有第二阀门6，所述冷却液旁通管22上安装有第四阀门13。所述第一套管换热器的出口接管27分别与冷冻液回返接管26一端和第八阀门19的进口连接，所述第二套管换热器的出口接管28分别与冷却液回返接管25一端和第五阀门15的进口连接，所述冷却液回返接管25的另一端与所述第八阀门19的出口并联后与冷却液出口接管20连接，所述冷冻液回返接管26的另一端与所述第五阀门15的出口并联后与冷冻液出口接管16连接。所述冷冻液回返接管26上安装有第七阀门18，所述冷却液回返接管25上安装有第六阀门17。
第二阀门6、第四阀门13、第六阀门17、第七18关闭，第一阀门5、第三阀门8、第五阀门15、第八阀门19打开，冷冻液从冷冻液进口接管7进入，进入第二套管换热器9，在那里被第二固体压缩材料单元12吸热，温度下降，经冷冻液出口接管16流出。冷却水从冷却水进口接管4进入，进入第一套管换热器2，在那里吸收第一固体压缩材料单元3的热量，温度升高，经冷却水出口接管20流出。当活动板14向左移动时，第一固体压缩材料单元3被压缩，放出热量；第二固体压缩材料单元12进行弹性恢复过程，吸热，产生冷效应。
当活动板14向左移动的量达到第一固体压缩材料单元3的5％长度时，活动板14向右移动时，第二阀门6、第四阀门13、第六阀门17、第七阀门18打开，第一阀门5、第三阀门8、第五阀门15、第八阀门19关闭，冷冻液从冷冻液进口接管7进入，进入第一套管换热器2，在那里被第一固体压缩材料单元3吸热，温度下降，经冷冻液出口接管16流出。冷却水从冷却水进口接管4进入，进入第二套管换热器9，在那里吸收第二固体压缩材料单元12的热量，温度升高，经冷却水出口接管20流出。当活动板14向右移动时，第一固体压缩材料3进行弹性恢复过程，吸热，产生冷效应；第二固体压缩材料12被压缩，放热，产生热效应。通过活动板左右移动压缩第一固体压缩材料单元或第二固体压缩材料单元可以实现连续制冷。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种固体压缩制冷方法，其特征在于，当第一固体压缩材料单元被压缩时，放热，产生热效应，同时，第二固体压缩材料单元进行弹性恢复过程，吸热，产生冷效应；当第二固体压缩材料单元被压缩时，放热，产生热效应，同时，第一固体压缩材料单元进行弹性恢复过程，吸热，产生冷效应；通过压缩第一固体压缩材料单元或第二固体压缩材料单元实现连续制冷。
2.根据权利要求1所述的固体压缩制冷方法，其特征在于，所述第一固体压缩材料单元和第二固体压缩材料单元均由高玻璃化温度高分子材料和低玻璃化温度高分子材料混合而成。
3.根据权利要求2所述的固体压缩制冷方法，其特征在于，所述第一固体压缩材料单元和第二固体压缩材料单元均为橡胶与塑料的混合物，按照重量比橡胶与塑料的比例为1：9～9:1。
4.一种实现权利要求1所述的固体压缩制冷方法所使用的装置，其特征在于，包括固定台、第一固定板、第二固定板、活动板、第一套管换热器、第二套管换热器、第一固定压缩材料单元和第二固定压缩材料单元，所述第一固定板和第二固定板分别固定安装于所述固定台的两端，所述活动板设置于所述第一固定板和第二固定板之间，所述第一固定板与活动板之间设置有所述第一固定压缩材料单元，所述第二固定板与所述活动板之间设置有所述第二固定压缩材料单元，所述第一固定压缩材料单元置于所述第一套管换热器内，所述第二固定压缩材料单元置于所述第二套管换热器内，冷冻液进口接管分别与冷冻液旁通管一端和第三阀门的进口连接，所述冷却液进口接管分别与冷却液旁通管一端和第一阀门的进口连接，所述冷冻液旁通管另一端与所述第一阀门的出口并联后与所述第一套管换热器的进口接管连接，所述冷却液旁通管另一端与所述第三阀门的出口并联后与所述第二套管换热器的进口接管连接，所述冷冻液旁通管上安装有第二阀门，所述冷却液旁通管上安装有第四阀门；所述第一套管换热器的出口接管分别与冷冻液回返接管一端和第八阀门的进口连接，所述第二套管换热器的出口接管分别与冷却液回返接管一端和第五阀门的进口连接，所述冷却液回返接管的另一端与所述第八阀门的出口并联后与冷却液出口接管连接，所述冷冻液回返接管的另一端与所述第五阀门的出口接管并联后与冷冻液出口接管连接；所述冷冻液回返接管上安装有第六阀门，所述冷却液回返接管上安装有第七阀门。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一固体压缩材料单元和第二固体压缩材料单元均由高玻璃化温度高分子材料和低玻璃化温度高分子材料混合而成。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一固体压缩材料单元和第二固体压缩材料单元均为橡胶与塑料的混合物。
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