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。     

热声驱动的气-液双作用行波热声制冷机

提出了一种热声驱动的气-液双作用行波热声制冷机,对其性能进行了数值模拟分析.计算结果表明,在平均工作压力3.0 MPa,发动机定壁温加热温度440℃工况下,系统谐振频率为12.76 Hz,在-20℃制冷温度以及环境温度为27℃的情况下获得0.708 kW制冷量,整机的制冷系数(制冷量除以加热量)为0.512.在350℃、440℃以及550℃定壁温加热下,系统能够达到的最低制冷温度分别为-62.3℃、-68.3℃以及-70.8℃.系统整机相对卡诺效率在制冷温度变化范围内存在最大值.较低的发动机加热温度更有利于系统的热声转换,当发动机加热温度为350℃时,系统在-45℃制冷温度下达到25.30％最大相对卡诺效率.     

双作用高温行波热声热泵的热力特性研究

提出了一种双作用热声热泵的流程,利用热声软件DeltaEc模拟计算了在进出口体积流率相位差为120°时各个结构尺寸的改变对系统性能的影响,并对影响其改变的原因做了分析讨论。设计优化了一种高性能高温行波热声热泵,在热端温度为100℃、环境温度为30℃时,其热端泵热量可达1037.7W,热泵系数COP为3.2,相对卡诺效率为59.7%。在此基础上进一步研究了在进出口体积流率相位差在不同值时热泵系统的性能,发现在相位差为129°时,相对卡诺效率可达最高,为60.1%     

气-液耦合双作用行波热声制冷系统数值模拟研究

为解决传统热声制冷系统因采用气体谐振管导致整机效率较低的问题,本文提出一种新型气-液耦合双作用行波热声制冷系统,通过数值模拟优化了系统结构尺寸,并对其性能进行了数值模拟分析.首先,对三级气-液耦合双作用行波热声制冷系统的声功、压力及体积流幅值等重要参数的沿程分布进行了研究;然后,研究不同级数下系统的声功、热声转换效率等...     

中低温声学双作用行波热声发动机热功转换性能的数值模拟研究及优化

研究了一种中低温声学双作用行波热声发动机,拟以高温导热油作为高温加热器的传热流体,高温端温度选取为390℃。基于热声学理论,对其性能进行了数值模拟,对系统结构进行了优化设计。优化结果表明,在平均工作压力为10 MPa,工作频率为50 Hz,室温为30℃的工作条件下,每个单元的输出声功达到3 162 W,整体热功转换效率达到30.3%。为了更好地了解热声发动机内的热功转换过程,分析了发动机内部声场一些主要参数的沿程分布情况。     

气-液双作用行波热声发动机的数值模拟

提出了一种兼具传统热声发动机使用寿命长和斯特林发动机功率密度高等优点的气-液双作用行波热声发动机,将3台或4台热声发动机通过注有液体的U型谐振管连成气-液耦合振荡的环路,每台发动机都能工作在比较理想的行波声场.对无负载情况和外接不同负载情况下3机或4机串联成环路的气-液双作用行波热声发动机进行了模拟计算,同时模拟分析了发动机个别参数不一致时对系统性能产生的影响.     

电驱动低温空气源双作用行波热声热泵

在环境温度低于0℃时,常规空气源热泵会出现压比过高、效率和制冷量急剧下降等问题。为了解决这些问题,提出了电驱动双作用行波热声热泵技术。通过数值计算优化了该新型热泵的结构尺寸,设计出一台电驱动低温环境下运行的双作用行波热声热泵。在环境温度253 K(-20℃),泵热温度323 K(50℃)的条件下,新型热泵的制热系数达到了2.93,相对卡诺效率接近64%,泵热量为4 722.6W,压比仅为1.19。热泵多种运行工况的计算结果表明该热泵能够在效率变化较小的情况下调节泵热量的大小;环境温度和泵热温度的改变对系统的运行状态影响不大;该系统制冷时亦有不俗的表现。双作用行波热声热泵在低环境温度情况下的这些优点使其非常有潜力成为高端热泵技术。     

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。     

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。     

同轴行波热声制冷机性能实验

基于线性热声理论模型,设计了1台结构紧凑的同轴行波热声制冷机.采用行波热声发动机驱动,工作频率在57 Hz左右,以平均压力3.0 MPa的氦气为工作介质,固定制冷机入口压比为1.075的前提下,研究该制冷机的性能.通过改变惯性管内径,研究惯性管调相对制冷机性能的影响,制冷量随着惯性管内径的增大先增大后减小;研究Gedeon声流对制冷机性能的影响,该声流的存在极大地恶化了制冷机性能,使得制冷机在冷头0 ℃时,冷量下降11.4%,冷头-20℃时,下降47.66%,冷头温度越低影响越大.     

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.     

热声振荡及其在制冷中的应用

回顾了热声振荡研究简史，介绍了热声机械的工作原理及设计要点，概述了热声驱动器和热声制冷机的应用情况。     

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。     

热声制冷的数值分析

采用一维平均化的方法建立了热声制冷数值模型,该模型可应用于线性和非线性范围。运用该模型对热声制冷的机理以及相对波动压力和平均充气压力对热声制冷性能的影响进行了分析。     

热声制冷的实验研究

热声制冷作为一种很有前途的制冷方法,在国内外引起了极大的兴趣。介绍了一套热声制冷机实验台。该热声制冷机由声发生器、共振管、板叠、高低温换热器管组成,在此基础上进行了热声制冷的实验研究,重点研究了输入频率、输入电压和平均充气压力对热声制冷机性能的影响,在以氮气工作的情况下,制冷机冷端温度下降了１２℃。     

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。     

热声制冷机

热声制冷是微型低温技术潜在的最佳方法。一台声驱动热声制冷机主要包含一个接在中空管道端部的声波发生器和一个在管道内预选位置处放置的热声器件。声波发生器产生的声波在热声效应作用下可在热声器件两端形成温度梯度。介绍了一种基于高效斯特林循环的热声制冷机的基本原理及主要组成。在此基础之上,可通过对各组成部件结构参数的计算、确认,设计出一台热声制冷机。     

不同工作气体的双作用热声发电机的热力性能研究

对一台三缸的双作用热声发电机进行了数值模拟,考察了不同工作介质下系统的热力性能.考察的气体工作介质包括氮气、二氧化碳、氩气、不同组分的氦氩混合气以及氢气.模拟计算表明,系统的热力性能与工质密切相关.采用氢气作为工作介质时,该热声发电机获得的电功最大,三个电机获得总电功最大可达5145 W,此时系统的热电效率为22.8％.     

行波型热声制冷机及混合工质的实验研究

行波型热声制冷机,因采用热声发动机驱动脉冲管制冷机,使消除低温制冷机中的运动部件成为可能.作者建立了行波型热声制冷机实验装置,采用氮气、氦气及其混合气进行了行波型热声发动机与脉冲管制冷机的配合实验,获得73.8℃的最大温降.着重研究了热端气体温度、压力振幅和冷端温降的变化规律.     

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。