驻波型热声驱动的脉管制冷机研究进展

系统地回顾了浙江大学在驻波型热声驱动器及其驱动的脉管制冷方面近10年来的研究进展,在简要描述相关实验系统结构的基础上,着重介绍了对热声驱动器的结构与运行参数的优化,以及在取得最优制冷性能方面的努力.报告了在自行研制的热声驱动脉管制冷机上取得88.6 K的最低制冷温度.     

120 K热声驱动脉管制冷机

在自地研制的驻波型热声压缩机驱动脉管制冷系统中,以氦为工质,取得了119．7K的制冷温度,达到了能够进行天然气液化的低温区。     

行波热声发动机驱动的脉管制冷机研究

通过改变热声发动机谐振直路长度,研究系统在不同工作频率下的性能.研究发现,在一定条件下降低频率可以显著改善脉管制冷机的性能.在工作压力为2.7 MPa,加热功率为2 350W,工作频率为45 Hz时,双向进气型单级脉管制冷机获得了80.9 K的最低制冷温度,这是目前用热声制冷方法获得的最低制冷温度.     

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。     

行波热声发动机加热器改进及其驱动脉管制冷机系统实验研究

对自行研制的行波型热声发动机中的核心部件加热器进行了改进.采用改进的热声发动机驱动单级小孔型脉管制冷机,以氦气为工质,在充气压力为2.2 MPa的条件下,获得了110 K的最低制冷温度.通过对实验结果的分析,着重阐明了热声发动机和脉管制冷机之间的频率匹配问题及其改进途径,为进一步深入研究指明了方向.     

热耦合二级Stirling型脉管制冷机的性能研究

建立热耦合二级Stirling型脉管制冷机实验装置.通过实验,系统研究了交变流动工质的工作频率和平均工作压力对热耦合二级Stirling型脉管制冷机性能的影响,详细报道并分析讨论了实验结果.以氦气作为工质,在优化工作频率和平均工作压力条件下,热耦合二级Stirling型脉管制冷机获得了13.52 K的无负荷制冷温度.     

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。     

关于热声驱动脉管匹配问题的讨论

热声驱动脉管制冷机是一种新型的制冷机,具有结构简单,运行可靠和寿命长等优点。针对热声驱动器输出的压力波具有频率高,压比低以及输出功率小等特点,讨论了热声驱动器及其驱动的脉管之间的结构,等方面的匹配问题,并提出了一个具有高频特性的脉管的设计方案。     

声驱动热声制冷机设计研究

声驱动的热声制冷机是微型低温技术潜在的最佳方法。为适应微型化的要求,将一般的电动扬声器改为压电式声源,并将整个系统网络化,根据其等效网络讨论声源与制冷机的匹配。     

行波型热声发动机与脉冲管配合的实验研究

采用热声发动机驱动脉冲管制冷机，使彻底消除低温制冷机中的运动部件成为可能。作者研制了行波型热声发动机驱动脉中管制冷机实验台。进行三个脉冲管与行波型热声发动机的配合实验，着重研究了热端气体温度、冷端温降和压力振幅的变化规律。     

无阀脉管制冷机的实验研究

采用直流电机驱动的无阀压缩机，在双向气型脉管制冷机上取得了４６．８Ｋ的无负荷制冷温度，对脉管制冷机的压力波进行了测试。在分析回热损失，脉管与回热器相位差等方面获得了一些有益的结果。     

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。     

80K脉管制冷机惯性管调相机理及优化研究

液氮温区脉冲管制冷机在高温超导等领域的应用越来越广泛。基于热声理论,本文采用Delta EC软件对纯惯性管及惯性管加气库的调相能力进行模拟研究,建立了80 K温区制冷机整机数值模型,分析了不同惯性管及气库组合方式对制冷机性能的影响。结果表明:纯惯性管结构和单段惯性管加气库两种方式可以达到较为接近的调相能力,采用双段惯性管接气库方式可以提高制冷机性能,最低温度可以达到48.8 K。最后搭建制冷机整机性能测试实验台对模拟结果进行了验证。     

脉冲管制冷机的程序模拟及验证

为了适应脉冲管制冷朵实用化设计的需要。在热力学非对称理论的基础上，利用拉格朗日节点分析方法和有关回热器计算的经验公式，编制了一个可快速模拟和估算脉冲管制冷机性能的程序。     

脉管制冷机的等效P—V图

在脉管制冷机线性气流速度分析法的基础上，提出了一种新颖的脉管制冷机等效Ｐ－Ｖ图制作方法，该方法直观，简便，宜于使用。将该方法运用到小孔型及双向进气型脉管制冷机的分析，得出了一些有益的结论。     

一种新型制冷装置——低温阀切换式脉冲管制冷机

首次提出了一种称为低温阀切换式脉冲管制冷机的新型制冷装置。它可适用于气体液休分离等需要较大制冷功率的应用场合。在该装置中，用普通热交换器取代了回热器，切换阀置于脉冲管冷端。对带低温切换阀的小孔气库型脉冲管的等熵膨胀效率的初步实验结果表明，其等熵效率可达４０％以上，显示了一定的应用前景，。     

工作频率对切换式脉管制冷机性能影响的实验研究

提出切换式脉管制冷机在利用天然带压气源获取冷量方面具有一定的结构优势，因而开展了对切的切脉管制冷机的实验研究。探讨了主要操作参数对性能的影响，基本的实验研究为进一步的功能性研究和优化研究准备了基础，同时可以寻求它在衫上的可能性。     

脉管制冷机特征线数值分析方法

提出运用特征线方法数值计算脉管制冷机的内部流动，提出相应离散方法，数值计算方法和特征线边初值问题的处理方法。算例结合实验进行验证，并论述了脉管制冷机部流动特征线数值分析方法的数理意义。     

混合工质在脉管制冷机中的可能应用

提出了采用合适的混合工质代替纯质氦以提高脉管制冷机在８０Ｋ温区制冷量的新构思。概述了国外在制冷循环，天然气液化及Ｊ－Ｔ节流制冷中应用混合制冷剂从而提高了系统热力学效率的研究成果，及国内对混合物低温制冷物质的研究进展情况，进一步论证了混合工质应用于脉管制冷机的可行性。