热驱动热声制冷技术发展现状与展望

热驱动热声制冷技术利用热声发动机输出的高强度声波驱动热声制冷机实现制冷,即实现热—声—冷能源转换,是一种环境友好、近零电耗且热源适应性好的新型绿色制冷技术。热驱动热声制冷系统工作温跨大,可实现室温至液氦温区不同制冷需求,在多个领域具有广阔的应用前景。本文以热驱动热声制冷技术近三十年来的发展为基础,介绍了热驱动热声制冷原理和分类,从热驱动室温热声制冷机和热驱动低温热声制冷机两个方面综述了研究现状和发展方向,对该技术在室温制冷、余热/冷回收、天然气液化和低温制冷等方面的应用及相关研究进行了归纳分析,并指出未来的研究需要在热声新流程、谐振机构、高效热声转换、低品位能源利用、工程样机实用化等方面实现协同突破,形成效率高、功率大、起振温度低、可实现极低温、稳定可靠的热驱动热声制冷技术,从而推动新型绿色制冷技术的科学发展与应用。     

热声制冷效应验证的实验设计

热声制冷技术是一项新的冷制技术。它具有无运动部件、运行可靠、寿命长和环保等优点。在航天、微电子、低温物理及军事等领域有着十分诱人的应用前景。热声制冷机主要由声驱动器、共振管、热声叠和换热器等部件组成。根据热声制冷原理,利用常见的材料和仪器,采用自制的玻璃管状热声叠,设计了一套结构简单的扬声器驱动热声制冷实验验证装置。实验结果表明:以空气作工质,在无冷却措施的情况下,在系统运行较短时间内,实现了13℃的降温及25℃的温跨,热声制冷效应十分明显。该装置可用于研究热声制冷效应的影响因素。     

新型热声制冷-双作用行波热声制冷机热力特性的数值模拟研究

对一种新型热声制冷系统—双作用行波热声制冷机进行了研究,设计了一台在气液双作用行波热声发动机上使用的行波制冷机,并通过数值模拟优化了制冷机的结构尺寸。在环境温度300K,制冷温度250K的条件下,新型的双作用制冷机的COP达到了2.74,相对卡诺效率接近60%,声功消耗为534W,制冷量为1464.9W。通过对传统的斯特林制冷机及不同结构的行波制冷机计算比较。结果表明:从压比、效率、制冷量等多角度考察,新型的双作用行波制冷机更适合与气液双作用行波热声发动机耦合工作。它具有潜在的高效率、热驱动及无运动部件的优点,非常有潜力成为常规制冷方式的一种替代技术。     

热声制冷机及其改进实验研究

热声制冷作为一种很有前途的制冷方法，在国内外相关领域引起了极大兴趣。热声制冷机由声发生器、共振管、板叠及高、低温换热器等部分组成。对声驱动器的振动膜及其冷却系统、气体弹簧系统、高、低温换热器进行了初步改进，使制冷机冷端温降从原来的12℃提高到27℃左右，这是目前国内报道的最大温降。     

新型热声制冷-双作用行波热声制冷机热力特性的数值模拟研究

对一种新型热声制冷系统—双作用行波热声制冷机进行了研究,设计了一台在气液双作用行波热声发动机上使用的行波制冷机,并通过数值模拟优化了制冷机的结构尺寸.在环境温度300K,制冷温度250K的条件下,新型的双作用制冷机的COP达到了2.74,相对卡诺效率接近60%,声功消耗为534W,制冷量为1464.9W.通过对传统的斯特林制冷机及不同结构的行波制冷机计算比较.结果表明:从压比、效率、制冷量等多角度考察,新型的双作用行波制冷机更适合与气液双作用行波热声发动机耦合工作.它具有潜在的高效率、热驱动及无运动部件的优点,非常有潜力成为常规制冷方式的一种替代技术.     

谐振子耦合型热声驱动脉管制冷机研究

热声驱动脉管制冷机通常采用直接或者长管耦合的方式,但是因为耦合后的发动机和制冷机难以达到最佳的工作状态,耦合长管的损失也比较大,因此整体效率较低。本文提出一种热声驱动脉管制冷机结构,利用谐振子耦合热声发动机和脉管制冷机,能够显著减小声功传递损失,提升整机效率。全文针对在900 K加热温度、80 K空气液化温区下的热声驱动脉管制冷机展开理论研究,首先分析了谐振子耦合机理,并对谐振子参数进行了优化设计;其次,研究了加热温度、制冷温度和机械阻尼对系统性能影响;最后,将谐振子耦合型与长管耦合型两种方式的热声驱动制冷机进行了对比分析。结果表明:在平均压力为3MPa,加热温度为900 K,制冷温度为80 K时,谐振子耦合的热声驱动制冷机可获得整机22.5%的效率,而长管耦合的热声驱动脉管制冷机获得11.6%的效率。     

驻波型热声压缩机驱动脉管的最新结果

热声驱动脉管制冷机中由于完全无运动部件,具有运行稳定、寿命长等优点,经过对先前已经达到138K的热声驱动脉管制冷机进行系统的改进,在国内首次使该类型的制冷机进入低温温区,以氦气为工质获得了119.7K的制冷温度,这一温度已经能够液化一个大气压表压下的天然气（主要成分：甲烷）,显示出该制冷方式广阔的应用前景,此外,研究了混合工质对热声驱动脉管制冷系统性能的影响情况,并获得了117.6K的最低制冷温度。     

热声驱动脉管制冷机的压力特性

自行研制了热声驱动脉管制冷机实验台,着重研究了热声驱动脉管制冷机的压力特性,明确了充气压力对超振温度、加热温度、制冷温度、压比及夺力振幅等的影响,实验表明,自行研制的热声压缩机在驱动脉管制冷机的情况下,仍可获１．０７以上的压比,基本可以满足驱动无阀型脉管制冷机的需要,在最近进行的实验中,以氮和氦作工质,分别获得了１９６Ｋ和１３８Ｋ的无负荷制冷温度,此外,本文还提出了进一步的改进方向。     

热声制冷的应用与分析

在环境问题日益突出的今天,热声制冷作为一种对环境无污染的制冷技术,成为一个大有前途的发展方向,本文介绍了热声制冷的原理,分析了热声制冷机的性能影响因素,并提出了性能优化方法。     

热声驱动脉管制冷机的实验研究

采用热声压缩机驱动脉管制冷机,使彻底消除低温制冷机中的运动部件成为可能。作者研制了热声驱动脉管制冷机实验台,着重研究了加热温度,平均工作压力,小孔开度等主要因素对制冷机性能的影响。初步实验中,以氮作工质,获得了－３８．７℃的无负荷制冷温度,最大温降达５４．７℃。此外,还指出了进一步的改进方向,具有一定参考价值。     

太阳能制冷技术的应用与发展

太阳能制冷具有环保节能的优点，是当前制冷界的研究热点。本文综合介绍了各种太阳能制冷技术的原理和特点。以及一些当前最新的研制成果，并对太阳能制冷技术的发展和应用前景作了分析。     

几种环境友好制冷技术的比较

对热电制冷、磁制冷、吸附制冷几种环境友好制冷技术的原理、适用性以及前景进行比较。总体而言，热电制冷在一些特殊领域的应用是其他制冷技术不可替代的，在能源回收应用方面的优势越来越令人关注；磁制冷技术作为低温制冷技术比较成熟，而吸附制冷技术只在近期才开始被深入研究，被适用于近室温区域。     

关于三热源制冷机等效联合系统的再讨论

从文献「５」得知可逆卡诺循环的循环周期是∞。由此证明了可逆－内可逆联合系统不等效于内可逆三热源制冷机,内可逆－可逆联合系统也不等效于内可逆三热源制冷机。     

对“有限速率过程对ST制冷机性能的影响”一文的不同意见

本文指出，在Ｔ＿Ｈ、Ｔ＿Ｌ、α、β、Ｋ和λ给定的情况下，（）是不存在的。因此文献［１］所导出的斯特林制冷机的最佳制冷率与制冷系数之间的优化关系也是不存在的。     

微型制冷系统研究进展

得益于制造技术的进步和传热传质理论的发展完善,制冷系统不断向小型化、便携化发展,近年来出现了不少形式的微型制冷系统。本文介绍了3种主要的微型制冷系统:蒸气压缩制冷、吸收式制冷和半导体制冷系统。结合近年来国内外文献,介绍了制冷系统微型化的最新发展状况,并对各种系统的优缺点进行对比,重点介绍了微型蒸气压缩制冷系统及其核心部件—微型压缩机的发展现状。最后论述了制约制冷系统微型化的瓶颈问题,提出了微型制冷系统的发展方向。     

浅谈太阳能制冷技术的发展及应用

太阳能制冷是近几年发展起来的一种新型太阳能利用技术，利用太阳能进行制冷可以有效降低常规制冷方法而带来的巨额能源消耗，并减轻由于燃烧化石能源发电所带来的环境污染。目前太阳能制冷技术研究的热点是太阳能吸收式制冷、太阳能喷射式制冷和太阳能吸附式制冷。     

应用型自动复叠制冷技术研究

自动复叠制冷可以比两级压缩在-60℃左右制冷时节能30—50％。作者创新了自动复叠制冷技术的理论,制作了小型试验机组试验,证明了理论的正确。又制作应用型试验样机试验,取得成功,为该技术的推广应用打下了基础,可在食品、石油、化工等企业推广应用,节能减排效果显著,技术市场潜力巨大。     

评“对卡诺制冷机的最优化一文的讨论”

指出“对卡诺制冷机的最优化一文的讨论”一文中的错误，并作了较详细的分析和评论。     

Simulation of industrial refrigeration plants under variable load conditions

A method to simulate industrial refrigeration systems with several independent, time-variable heat loads is described. The method uses a combination of ordinary differential and algebraic equations to describe both the refrigeration plant, and its interaction with the product in each application. Numerical integration of the differential equations with respect to time allows the various processes to be simulated. Models for freezers, chillers, cold stores and controlled atmosphere work areas are discussed. Assumptions made in these models are realistic from a practical viewpoint, so provided accurate data are available close correlation between predictions and measurements would be expected. The simulation could have applications in both refrigeration system and control system design as it will predict the interactions between different parts of a plant when operating under time-variable conditions. When considering system changes or changes to product specifications the suitability of particular alternatives can be assessed by simulating each in turn.     

Simulation of industrial refrigeration plants under variable load conditionsSimulation d'installations frigorifiques industrielles à des charges variables

A method to simulate industrial refrigeration systems with several independent, time-variable heat loads is described. The method uses a combination of ordinary differential and algebraic equations to describe both the refrigeration plant, and its interaction with the product in each application. Numerical integration of the differential equations with respect to time allows the various processes to be simulated. Models for freezers, chillers, cold stores and controlled atmosphere work areas are discussed. Assumptions made in these models are realistic from a practical viewpoint, so provided accurate data are available close correlation between predictions and measurements would be expected. The simulation could have applications in both refrigeration system and control system design as it will predict the interactions between different parts of a plant when operating under time-variable conditions. When considering system changes or changes to product specifications the suitability of particular alternatives can be assessed by simulating each in turn.