[发明专利]斯特林-磁热联合散热系统及电子设备

说明书

本发明涉及斯特林‑磁热联合散热系统及电子设备，其可以提高热效率。斯特林‑磁热联合散热系统，包括热源，流体工质，活塞，气缸，所述流体工质受热膨胀并且遇冷收缩，所述活塞容置于气缸中并可沿着气缸的纵向滑动，流体工质经由活塞封闭在气缸内并能够推动活塞沿着气缸的纵向滑动，其特征在于：所述热源的热直接或者间接传递到流体工质，当所述流体工质受热膨胀时，活塞向着气缸的内部容积增大的方向运动，当所述流体工质遇冷收缩时，活塞向着气缸的内部容积减小的方向运动；所述活塞包含顺磁性材料，沿着气缸的纵向方向设置有磁场，磁场可以对顺磁性材料进行磁化。

技术领域

本发明涉及一种散热系统，更特别地，涉及将斯特林散热与磁热散热组合利用的散热系统。

背景技术

磁热效应是指制冷工质在等温磁化时向外界放出热量(如图1(b))，而绝热去磁时温度降低，从外界吸收热量的现象(如图1(c))。在此，制冷工质是指固态的磁性材料。物质由原子构成，原子由电子和原子核构成，电子有自旋磁矩还有轨道磁矩，这使得有些物质的原子或离子带有磁矩。顺磁性材料的离子或原子磁矩在无外磁场时是杂乱无章的，加外磁场后，原子的磁矩沿外磁场取向排列，使磁矩有序化，会向外放出热量；而一旦去掉外磁场，材料系统的磁有序减小，会从外界吸收热量。如果把去磁吸热过程和磁化放热过程用一个循环连接起来，通过外加磁场，就可以使磁性材料不断从一端吸热而在另一端放热。

斯特林循环是由两个定容过程和两个定温过程组成的可逆循环(如图2 (a)和图2(b))，图2(a)的横坐标V为容积，纵坐标P为压力；图2 (b)的横坐标S为热熵，纵坐标T为温度。

在图2(a)和图2(b)中，图中的a-b为定容吸热过程，压力升高；c-d 为定容放热过程，压力减小；b-c为定温(T1)膨胀过程，从高温热源吸热； d-a为定温(T2)压缩过程，向低温热源放热。

斯特林循环的热效率为：。

式中W为输出的净功；Q1为输入的热量。根据这个公式，η_t只取决于T1和T2，T1越高、T2越低时，则η_t越高。

对于现有的斯特林循环，需要采取有效的方法来提升T1，同时降低T2，才能提高热效率，增强做功能力。

发明内容

本发明利用了磁热效应，将磁热效应所带来的吸热与散热与斯特林循环相结合，提出了一种新颖的散热模式，其大大地提高了散热效率。

根据本发明的斯特林-磁热联合散热系统，技术方案为：一种斯特林-磁热联合散热系统，包括热源，流体工质，活塞，气缸，所述流体工质受热膨胀并且遇冷收缩，所述活塞容置于气缸中并可沿着气缸的纵向滑动，流体工质经由活塞封闭在气缸内并能够推动活塞沿着气缸的纵向滑动，其中，所述热源的热直接或者间接传递到流体工质，当所述流体工质受热膨胀时，活塞向着气缸的内部容积增大的方向运动，当所述流体工质遇冷收缩时，活塞向着气缸的内部容积减小的方向运动；所述活塞包含顺磁性材料，沿着气缸的纵向方向设置有磁场，在活塞滑动通过所述磁场时，所述磁场对所述顺磁性材料进行磁化，所述顺磁性材料在被磁化的过程中放热；当活塞滑动离开所述磁场时，所述顺磁性材料被去磁，所述顺磁性材料在被去磁的过程中吸热。

热源加热使流体工质受热膨胀，活塞向着气缸内部容积增大的方向运动，当活塞经过沿着气缸纵向方向设置的磁场时，活塞中所包含的顺磁性材料被磁场磁化向流体工质释放热量，流体工质进一步受热膨胀，当活塞移动离开磁场，活塞所包括的顺磁性材料被去磁，则会从流体工质吸收热量，从而使得流体工质被降温，流体工质冷却收缩，活塞向着气缸内部容积减小的方向运动；活塞再次进入磁场作用范围，活塞所包括的顺磁材料再次被磁化，从而放热，使得流体工质受热膨胀，活塞再次向着气缸容积增大的方向运动，从而完成整个热磁循环过程。在该过程中，利用了热磁效应，提高了热效率，增强了气缸的做功能力。

优选地，所述斯特林-磁热联合散热系统还包括风扇，所述活塞的背离气缸内部的端部上设置有推杆，该推杆推动风扇转动。