CN112963267A - 一种应用于斯特林机的耦合活塞式换热器及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应用于斯特林机的耦合活塞式换热器及工作方法，属于换热器设备领域。包括管壳式换热器壳体和蜂窝阵列活塞组，管壳式换热器壳体内包括贯通其两侧的管壳式换热器管程，管壳式换热器管程包括多根换热管，蜂窝阵列活塞组包括联动金属板，其前端设有与管壳式换热器的换热管数量相等且位置匹配的多根子活塞，多根子活塞分别设置在管壳式换热器管程每根换热管中，后端通过曲柄连杆与动力源连接。其消除掉在换热器内的无益容积即死体积，提高了内部工质的压缩比，使工质在压缩膨胀的同时进行冷却或加热，使内部工质循环更加贴近理论循环，在相同工作容积的情况下，活塞组内的活塞数量越多，其换热面积就越大。

Description

一种应用于斯特林机的耦合活塞式换热器及工作方法

技术领域

本发明涉及一种应用于斯特林机的耦合活塞式换热器及工作方法，尤其适用于斯特林发动机或者制冷机的压缩膨胀腔与冷热段换热器及工作方法。

背景技术

传统斯特林制冷机或者斯特林发动机主要为α型，β型，γ型三种。其运行的方式基本都是以活塞运动来保证内部气体工质压缩膨胀，依靠活塞缸壁面进行简单换热，或者在其压缩腔膨胀腔外连接单独的换热器进行换热。依靠活塞缸壁面换热受限于换热面积难以提高其换热量导致整机效率无法提高；设立单独的换热器进行换热，存于换热器内部中与活塞缸联通的容积属于斯特林机中的无益容积，其存在显著降低内部工质压缩比。

在如今的所提出的解决方案，多是优化管束式或翅片式换热器结构以提升换热器性能，从提高换热量的方面来提升斯特林发动机整体性能。但换热器性能的提升仍无法消除换热器内部换热管部分给整机带来的无益容积。斯特林机活塞及活塞缸的改良也不多见。

基于上述问题，现提出的耦合换热器的斯特林发动机活塞及活塞缸。首先保证了在大功率斯特林机运行时，内部工质需要足够的换热量时，该种结构拥有足够的换热能力。在此基础上将原本换热管内部，斯特林机工质流通部分的无益容积，通过与蜂窝阵列活塞组配合，既简化了整体结构形式又消除了该部分原本产生的无益容积提升了整机工作时，内部工质循环时的压缩比。此外，耦合换热器式的活塞结构，同时整合了膨胀腔和热端换热器或者压缩腔和冷端换热器，利用此种结构优势运行能够使整机实际循环方式更加贴近斯特林理论循环，因此拥有更高的效率。

发明内容

技术问题：针对上述技术的不足之处，提供一种结构简单，换热能力强地斯特林发动机或者斯特林制冷机膨胀压缩换热装置。

技术方案：本发明的用于斯特林机的耦合活塞式换热器，其特征在于：包括管壳式换热器和蜂窝阵列活塞组，管壳式换热器包括管壳式换热器壳体，管壳式换热器壳体内包括贯通其两侧的管壳式换热器管程，管壳式换热器管程包括多根换热管，蜂窝阵列活塞组包括一个联动金属板，联动金属板前端设有与管壳式换热器的换热管数量相等且位置匹配的多根子活塞，多根子活塞分别设置在管壳式换热器管程每根换热管中，蜂窝阵列活塞组的另一端通过曲柄连杆与动力源连接。

所述管壳式换热器壳体为空心筒状结构，管壳式换热器管程两侧分别设有两块蜂窝状金属板，两块蜂窝状金属板分别与管壳式换热器壳体两端密封连接，使管壳式换热器管程外侧与管壳式换热器壳体之间形成密封的壳程空间，所述两块蜂窝状金属板上的开孔相互匹配，同一位置的两个圆孔正好与管壳式换热器管程中的一个换热管两端连通；换热器壳体侧壁上两端设有两个与壳程空间连通的加热冷却工质流体的进出口。

所述每个子活塞与管壳式换热器管程等长，子活塞外径与每个管壳式换热器管程中的换热管内壁直径长度相等；管壳式换热器管程中换热管作为管壳式换热器内管程换热管，同时作为活塞缸与蜂窝阵列活塞组配合运行。

换热器壳体内部与耦合换热器式活塞缸组外侧之间的空间内设有加热或冷却工质流体，并通过换热器壳体侧壁上两端的进出口形成循环持续换热。

所述管壳式换热器管程的外侧上间隔设置有割圆形缺口的折流板，多块折流板配合控制流体曲折流动增强换热。

管壳式换热器壳体上的加热冷却工质流体进出口与换热管连接并时刻循环并进行换热，加热冷却工质流体进入管壳式换热器后被折流板限制流动，迫使加热冷却工质流体通过折流板缺口流动，使加热冷却工质流体在壳程空间中以蛇形方式流动；流动过程中，加热冷却工质流体沿垂直方向冲刷换热管的外壁，换热管错流布置，加热冷却工质流体垂直冲刷换热管后分流，分流后继续冲刷沿流动方向的下一排换热管，从而增加换热效果。

一种应用于斯特林机的耦合活塞式换热器的工作方法，其作为斯特林发动机的工作步骤如下：

将两组耦合活塞换热器对置设置，通过斯特林回热器连接，调整曲柄连杆初始位置来调节蜂窝阵列活塞组在管壳式换热器管程内的位置，控制曲柄连杆装置输入转速相同，使蜂窝阵列活塞组在管壳式换热器管程内运动，且控制管壳式换热器管程内部的体积变化的相位差保持90°始终不变；

当作为斯特林发动机工作时，将热能通过耦合活塞式换热器转化为机械能输出功：

其中左侧耦合活塞式换热器的壳程内部分别循环加热工质流，右侧耦合活塞式换热器的壳程内部分别循环冷却工质流体，管壳式换热器管程内部充装为进行热力循环的气体工质；

将左侧管壳式换热器作为热端换热器，通过换管壳式换热器上的流体进出口循环持续流动加热工质流体，热流体在左侧管壳式换热器壳程内持续流动加热管程内部气体工质，气体工质被加热，通过两个曲柄连杆结构控制管程内部气体工质体积膨胀，此时工质进行等温吸热膨胀过程，膨胀过程中左侧蜂窝阵列活塞组将气体推入右侧管壳式换热器；气体工质由左侧管壳式换热器推入右侧管壳式换热器过程中，在两个管壳式换热器中间连接的斯特林回热器中放出热量，此时两端换热器管程内部气体工质体积之和基本不变，气体进行等容放热降温过程；在斯特林回热器中放热后，气体被压入右侧管壳式换热器，右侧管壳式换热器作为冷端换热器，通过管壳式换热器上的流体进出口循环持续流动冷流体，当气体工质被推入右侧的管壳式换热器后被冷流体冷却从而释放低品位废热，此时气体在右侧管壳式换热器进行等温放热压缩过程，同时气体工质收缩继续带动蜂窝阵列活塞组运动将气体工质推入左侧管壳式换热器；推入左侧管壳式换热器时流经中间斯特林回热器进行等容吸热升温过程后，气体工质完成一次斯特林循环，过程中吸热量与放热量差值为输出功量。

一种应用于斯特林机的耦合活塞式换热器的工作方法，其作为斯特林制冷机的工作步骤如下：

将两组耦合活塞换热器对置设置，通过斯特林回热器连接，调整曲柄连杆初始位置来调节蜂窝阵列活塞组在管壳式换热器管程内的位置，控制曲柄连杆装置输入转速相同，使蜂窝阵列活塞组在管壳式换热器管程内运动，且控制管壳式换热器管程内部的体积变化的相位差保持90°始终不变；

通过曲柄连杆机构输入机械能带动耦合活塞式换热器制造温差；

两组耦合活塞式换热器装置一端作为制冷端，另一端作为冷却端；在耦合活塞式换热器的管壳式换热器管程内部充装制冷剂作为气体工质；右侧管壳式换热器作为冷却端换热器，内部气体工质被冷却端换热器中流通冷却工质流体冷却，同时蜂窝阵列活塞组被驱动压缩气体工质并将气体工质推出冷却端换热器此过程气体工质进行等温压缩放热过程；推出冷却端换热器后流经斯特林回热器，此时两组耦合活塞式换热器的蜂窝阵列活塞组受驱动在斯特林回热器中进行等容放热过程；进行等容放热过程后气体工质被推入左侧冷却端换热器，制冷端换热器通过进出口流通待冷却流体，因等容放热过程导致气体工质温度降低，从而在左侧制冷端吸收制冷端壳程内待冷却流体的热量，从而达到制冷作用；气体工质吸收待冷却流体热量过程进行等温膨胀吸热过程，此过程后，气体工质被重新推入右侧冷却端换热器，流经回热器时进行等容吸热升温过程；推入右侧冷却端换热器后完成一次斯特林逆循环。

有益效果：

本发明改良了现有的斯特林制冷机或者斯特林发动机的活塞缸及换热器，将原有的压缩膨胀腔活塞和冷热端换热器耦合在一起，消除掉在换热器内的无益容积即死体积，从而提高了斯特林及内部工质的压缩比。使其工质在压缩膨胀的同时进行冷却或加热，使内部工质循环更加贴近理论循环，将原本的结构集成在一个装置内简化了整体结构。相比于简单的对活塞进行加热，将其分成多个活塞缸，在相同工作容积的情况下，活塞组内的活塞数量越多，其换热面积就越大。

附图说明

图1为本发明换热器壳体剖面示意图；

图2为本发明活塞组与活塞缸配合结构示意图；

图3为本发明蜂窝阵列活塞组结构示意图；

图4为本发明耦合换热器加装折流板结构立体图及截面图；

图5为本发明换热器循环流体流动示意图；

图6为本发明流体冲刷换热管流动示意图；

图7本发明在α型斯特林机实际应用示意图；

图8为本发明作为斯特林发动机或者制冷机应用传动整体图。

图中：1-管壳式换热器管程，2-管壳式换热器壳体，3-蜂窝阵列活塞组。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步说明：

如图1、图2和图3所示，本发明应用于斯特林机的耦合活塞式换热器，包括管壳式换热器和蜂窝阵列活塞组3，管壳式换热器包括管壳式换热器壳体2，管壳式换热器壳体2内包括贯通其两侧的管壳式换热器管程1，管壳式换热器管程1包括多根换热管，蜂窝阵列活塞组3包括一个联动金属板，联动金属板前端设有与管壳式换热器的换热管数量相等且位置匹配的多根子活塞，多根子活塞分别设置在管壳式换热器管程1每根换热管中，蜂窝阵列活塞组3的另一端通过曲柄连杆与动力源连接。

所述管壳式换热器壳体2为空心筒状结构，管壳式换热器管程1两侧分别设有两块蜂窝状金属板，两块蜂窝状金属板分别与管壳式换热器壳体2两端密封连接，使管壳式换热器管程1外侧与管壳式换热器壳体2之间形成密封的壳程空间，所述两块蜂窝状金属板上的开孔相互匹配，同一位置的两个圆孔正好与管壳式换热器管程1中的一个换热管两端连通；换热器壳体2侧壁上两端设有两个与壳程空间连通的加热冷却工质流体的进出口。

如图4、图5和图6所示，所述每个子活塞与管壳式换热器管程1等长，子活塞外径与每个管壳式换热器管程1中的换热管内壁直径长度相等；管壳式换热器管程1中换热管作为管壳式换热器内管程换热管，同时作为活塞缸与蜂窝阵列活塞组3配合运行。所述管壳式换热器管程1的外侧上间隔设置有割圆形缺口的折流板，多块折流板配合控制流体曲折流动增强换热。换热器壳体2内部与耦合换热器式活塞缸组1外侧之间的空间内设有加热或冷却工质流体，并通过换热器壳体2侧壁上两端的进出口形成循环持续换热。

管壳式换热器壳体2上的加热冷却工质流体进出口与换热管连接并时刻循环并进行换热，加热冷却工质流体进入管壳式换热器后被折流板限制流动，迫使加热冷却工质流体通过折流板缺口流动，使加热冷却工质流体在壳程空间中以蛇形方式流动；流动过程中，加热冷却工质流体沿垂直方向冲刷换热管的外壁，换热管错流布置，加热冷却工质流体垂直冲刷换热管后分流，分流后继续冲刷沿流动方向的下一排换热管，从而增加换热效果。

如图7和图8所示， 一种应用于斯特林机的耦合活塞式换热器的工作方法，其作为斯特林发动机的工作步骤如下：

将两组耦合活塞换热器对置设置，通过斯特林回热器连接，调整曲柄连杆初始位置来调节蜂窝阵列活塞组3在管壳式换热器管程1内的位置，控制曲柄连杆装置输入转速相同，使蜂窝阵列活塞组3在管壳式换热器管程1内运动，且控制管壳式换热器管程1内部的体积变化的相位差保持90°始终不变；

当作为斯特林发动机工作时，将热能通过耦合活塞式换热器转化为机械能输出功：

其中左侧耦合活塞式换热器的壳程内部分别循环加热工质流，右侧耦合活塞式换热器的壳程内部分别循环冷却工质流体，管壳式换热器管程1内部充装为进行热力循环的气体工质；

将左侧管壳式换热器作为热端换热器，通过换管壳式换热器上的流体进出口循环持续流动加热工质流体，热流体在左侧管壳式换热器壳程内持续流动加热管程内部气体工质，气体工质被加热，通过两个曲柄连杆结构控制管程内部气体工质体积膨胀，此时工质进行等温吸热膨胀过程，膨胀过程中左侧蜂窝阵列活塞组3将气体推入右侧管壳式换热器；气体工质由左侧管壳式换热器推入右侧管壳式换热器过程中，在两个管壳式换热器中间连接的斯特林回热器中放出热量，此时两端换热器管程内部气体工质体积之和基本不变，气体进行等容放热降温过程；在斯特林回热器中放热后，气体被压入右侧管壳式换热器，右侧管壳式换热器作为冷端换热器，通过管壳式换热器上的流体进出口循环持续流动冷流体，当气体工质被推入右侧的管壳式换热器后被冷流体冷却从而释放低品位废热，此时气体在右侧管壳式换热器进行等温放热压缩过程，同时气体工质收缩继续带动蜂窝阵列活塞组3运动将气体工质推入左侧管壳式换热器；推入左侧管壳式换热器时流经中间斯特林回热器进行等容吸热升温过程后，气体工质完成一次斯特林循环，过程中吸热量与放热量差值为输出功量。

一种应用于斯特林机的耦合活塞式换热器的工作方法，其作为斯特林制冷机的工作步骤如下：

将两组耦合活塞换热器对置设置，通过斯特林回热器连接，调整曲柄连杆初始位置来调节蜂窝阵列活塞组3在管壳式换热器管程1内的位置，控制曲柄连杆装置输入转速相同，使蜂窝阵列活塞组3在管壳式换热器管程1内运动，且控制管壳式换热器管程1内部的体积变化的相位差保持90°始终不变；

通过曲柄连杆机构输入机械能带动耦合活塞式换热器制造温差；

两组耦合活塞式换热器装置一端作为制冷端，另一端作为冷却端；在耦合活塞式换热器的管壳式换热器管程1内部充装制冷剂作为气体工质；右侧管壳式换热器作为冷却端换热器，内部气体工质被冷却端换热器中流通冷却工质流体冷却，同时蜂窝阵列活塞组3被驱动压缩气体工质并将气体工质推出冷却端换热器此过程气体工质进行等温压缩放热过程；推出冷却端换热器后流经斯特林回热器，此时两组耦合活塞式换热器的蜂窝阵列活塞组3受驱动在斯特林回热器中进行等容放热过程；进行等容放热过程后气体工质被推入左侧冷却端换热器，制冷端换热器通过进出口流通待冷却流体，因等容放热过程导致气体工质温度降低，从而在左侧制冷端吸收制冷端壳程内待冷却流体的热量，从而达到制冷作用；气体工质吸收待冷却流体热量过程进行等温膨胀吸热过程，此过程后，气体工质被重新推入右侧冷却端换热器，流经回热器时进行等容吸热升温过程；推入右侧冷却端换热器后完成一次斯特林逆循环。

实施例一：作为斯特林发动机或者制冷机的压缩膨胀腔与换热器。

在α型双活塞斯特林机中，通过圆板后方与曲柄连杆结构连接。在斯特林制冷机装置中，按照图7所示方式连接装置，两侧分别安装有耦合换热器活塞。右侧管壳式换热器进出口流动冷却水或其他冷却流体。左侧为制冷端，左侧管壳式换热器进出口流通带冷却流体或工质。两个换热器中间连接回热器，调整曲柄连杆初始位置来调节活塞组3在换热器管程1内的位置，控制曲柄连杆装置输入转速相同，使活塞组3在换热器管程1内运动，且控制换热器管程1内部的体积变化的相位差始终不变。

以在斯特林制冷机中的应用为例，按照图7的安装方式运行。通过两个活塞组3运动，内部工质经过活塞运动在冷却水端等温压缩放热；再通过活塞组3运动工质被压出冷却水端同时进入左侧活塞式换热器，通过活塞移动的位置配合，此过程内部工质进行等容降温放热，工质热量传递给回热器；待部分工质进入左侧制冷端时，活塞运动控制内部工质膨胀，进行等温吸热膨胀，此时左侧制冷端待冷却流体在换热器内释热给内部工质，在换热器内进出口流动持续被制冷；工质在左侧管壳式换热器等温膨胀吸热后，活塞组3将工质从左侧制冷端换热器挤出，右侧活塞组3配合运动，工质流经回热器吸收热量进行等容升温吸热过程；等容过程中工质由左侧制冷端进入右侧管壳式换热器，工质进入右侧冷却端换热器后，再次进行等温压缩放热过程。工质在机组内通过活塞压缩膨胀推移工质在不同部位吸放热，循环工作完成斯特林制冷循环，活塞移动依靠飞轮驱动的曲柄连杆往复，通过位置固定控制体积变化相位差。

以在斯特林发动机中的应用为例，按照图7 的安装方式运行。两端飞轮依靠外部结构约束控制轨迹从而约束两飞轮输出转速一致且保持相位差不变。左侧管壳式换热器作为热端膨胀腔，换热器流体进出口流通高温流体冲刷内部换热管换热；右侧管壳式换热器作为冷端压缩腔，换热器流体进出口流通低温流体冲刷内部换热管换热。调整活塞初始位置，工质集中在热端换热器，工质在换热器内换热膨胀推动活塞运动做功，运动同时冷端活塞和热端活塞配合将工质推出热端流经回热器等容降温放热后进入右侧冷端换热器；进入冷端换热器，此时工质在冷管换热器内继续冷却放出做功后的废热进行等温压缩放热过程，压缩过程的活塞组3将工质推出冷端换热器流经回热器等容升温吸热，回收回热器在等容降温过程中的热量，流经回热器后工质变为高温高压气体进入热端换热器进行等温吸热膨胀过程继续推动活塞组3运动，往复循环吸收热端换热器热量进行做功，并在冷端换热器放出废热。活塞组3受工质膨胀压缩带动进行往复运动，同时又使自身工质被推动在不同热力循环阶段在合适换热器内部进行热量交换，活塞组3往复运动通过曲柄连杆机构转为旋转运动输出功。

流体通过壳体上的进出口进入和流出，流体流经活塞缸3外壁面，错流布置后冲刷外壁面后分流，以此强化换热。图5展示了加装折流板后流体通过进出口在壳体内部流动示意图。图6展示流体冲刷后分流，增加了活塞缸外壁面流体流过时速度，增加对流换热系数，增加了换热面积同时强化单根管外壁面的换热。

单侧的换热器管程1与活塞组3相配合，在活塞组后方连杆安装曲柄连杆机构的示意图见图8，通过如此组装配合，并通过后方结构配合输出或者输入功进行工作。

Claims (8)

1.一种应用于斯特林机的耦合活塞式换热器，其特征在于：包括管壳式换热器和蜂窝阵列活塞组（3），管壳式换热器包括管壳式换热器壳体（2），管壳式换热器壳体（2）内包括贯通其两侧的管壳式换热器管程（1），管壳式换热器管程（1）包括多根换热管，蜂窝阵列活塞组（3）包括一个联动金属板，联动金属板前端设有与管壳式换热器的换热管数量相等且位置匹配的多根子活塞，多根子活塞分别设置在管壳式换热器管程（1）每根换热管中，蜂窝阵列活塞组（3）的后端通过曲柄连杆与动力源连接。

2.根据权利要求1所述的应用于斯特林机的耦合活塞式换热器，其特征在于：所述管壳式换热器壳体（2）为空心筒状结构，管壳式换热器管程（1）两侧分别设有两块蜂窝状金属板，两块蜂窝状金属板分别与管壳式换热器壳体（2）两端密封连接，使管壳式换热器管程（1）外侧与管壳式换热器壳体（2）之间形成密封的壳程空间，所述两块蜂窝状金属板上的开孔相互匹配，同一位置的两个圆孔正好与管壳式换热器管程（1）中的一个换热管两端连通；换热器壳体（2）侧壁上两端设有两个与壳程空间连通的加热冷却工质流体的进出口。

3.根据权利要求2所述的应用于斯特林机的耦合活塞式换热器，其特征在于：所述每个子活塞与管壳式换热器管程（1）等长，子活塞外径与每个管壳式换热器管程（1）中的换热管内壁直径长度相等；管壳式换热器管程（1）中换热管作为管壳式换热器内管程换热管，同时作为活塞缸与蜂窝阵列活塞组（3）配合运行。

4.根据权利要求2所述的应用于斯特林机的耦合活塞式换热器，其特征在于：换热器壳体（2）内部与耦合换热器式活塞缸组（1）外侧之间的空间内设有加热或冷却工质流体，并通过换热器壳体（2）侧壁上两端的进出口形成循环持续换热。

5.根据权利要求4所述的应用于斯特林机的耦合活塞式换热器，其特征在于：所述管壳式换热器管程（1）的外侧上间隔设置有割圆形缺口的折流板，多块折流板配合控制流体曲折流动增强换热。

6.根据权利要求2中所述的应用于斯特林机的耦合活塞式换热器，其特征在于：管壳式换热器壳体（2）上的加热冷却工质流体进出口与换热管连接并时刻循环并进行换热，加热冷却工质流体进入管壳式换热器后被折流板限制流动，迫使加热冷却工质流体通过折流板缺口流动，使加热冷却工质流体在壳程空间中以蛇形方式流动；流动过程中，加热冷却工质流体沿垂直方向冲刷换热管的外壁，换热管错流布置，加热冷却工质流体垂直冲刷换热管后分流，分流后继续冲刷沿流动方向的下一排换热管，从而增加换热效果。

7.一种使用上述权利要求1-6任意一条权利要求所述应用于斯特林机的耦合活塞式换热器的工作方法，其特征在于作为斯特林发动机的工作步骤如下：

将两组耦合活塞换热器对置设置，通过斯特林回热器连接，调整曲柄连杆初始位置来调节蜂窝阵列活塞组（3）在管壳式换热器管程（1）内的位置，控制曲柄连杆装置输入转速相同，使蜂窝阵列活塞组（3）在管壳式换热器管程（1）内运动，且控制管壳式换热器管程（1）内部的体积变化的相位差保持90°始终不变；

当作为斯特林发动机工作时，将热能通过耦合活塞式换热器转化为机械能输出功：

其中左侧耦合活塞式换热器的壳程内部分别循环加热工质流，右侧耦合活塞式换热器的壳程内部分别循环冷却工质流体，管壳式换热器管程（1）内部充装为进行热力循环的气体工质；

将左侧管壳式换热器作为热端换热器，通过换管壳式换热器上的流体进出口循环持续流动加热工质流体，热流体在左侧管壳式换热器壳程内持续流动加热管程内部气体工质，气体工质被加热，通过两个曲柄连杆结构控制管程内部气体工质体积膨胀，此时工质进行等温吸热膨胀过程，膨胀过程中左侧蜂窝阵列活塞组（3）将气体推入右侧管壳式换热器；气体工质由左侧管壳式换热器推入右侧管壳式换热器过程中，在两个管壳式换热器中间连接的斯特林回热器中放出热量，此时两端换热器管程内部气体工质体积之和基本不变，气体进行等容放热降温过程；在斯特林回热器中放热后，气体被压入右侧管壳式换热器，右侧管壳式换热器作为冷端换热器，通过管壳式换热器上的流体进出口循环持续流动冷流体，当气体工质被推入右侧的管壳式换热器后被冷流体冷却从而释放低品位废热，此时气体在右侧管壳式换热器进行等温放热压缩过程，同时气体工质收缩继续带动蜂窝阵列活塞组（3）运动将气体工质推入左侧管壳式换热器；推入左侧管壳式换热器时流经中间斯特林回热器进行等容吸热升温过程后，气体工质完成一次斯特林循环，过程中吸热量与放热量差值为输出功量。

8.一种使用上述权利要求1-6任意一条权利要求所述应用于斯特林机的耦合活塞式换热器的工作方法，其特征在于作为斯特林制冷机的工作步骤如下：

将两组耦合活塞换热器对置设置，通过斯特林回热器连接，调整曲柄连杆初始位置来调节蜂窝阵列活塞组（3）在管壳式换热器管程（1）内的位置，控制曲柄连杆装置输入转速相同，使蜂窝阵列活塞组（3）在管壳式换热器管程（1）内运动，且控制管壳式换热器管程（1）内部的体积变化的相位差保持90°始终不变；

通过曲柄连杆机构输入机械能带动耦合活塞式换热器制造温差；

两组耦合活塞式换热器装置一端作为制冷端，另一端作为冷却端；在耦合活塞式换热器的管壳式换热器管程（1）内部充装制冷剂作为气体工质；右侧管壳式换热器作为冷却端换热器，内部气体工质被冷却端换热器中流通冷却工质流体冷却，同时蜂窝阵列活塞组（3）被驱动压缩气体工质并将气体工质推出冷却端换热器此过程气体工质进行等温压缩放热过程；推出冷却端换热器后流经斯特林回热器，此时两组耦合活塞式换热器的蜂窝阵列活塞组（3）受驱动在斯特林回热器中进行等容放热过程；进行等容放热过程后气体工质被推入左侧冷却端换热器，制冷端换热器通过进出口流通待冷却流体，因等容放热过程导致气体工质温度降低，从而在左侧制冷端吸收制冷端壳程内待冷却流体的热量，从而达到制冷作用；气体工质吸收待冷却流体热量过程进行等温膨胀吸热过程，此过程后，气体工质被重新推入右侧冷却端换热器，流经回热器时进行等容吸热升温过程；推入右侧冷却端换热器后完成一次斯特林逆循环。

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