近室温热源驱动的气液相变热声发动机

热声发动机是一种结构简单且运行可靠的新型热机,可直接将热能转化为声波,进而驱动发电或者制冷,具有良好的应用前景.本研究基于对回热器的优化,研制了一台近室温热源驱动的气液相变热声发动机,着重研究了回热器填料的丝网目数和材料对系统起振温度和压比的影响.研究发现,当采用120目的紫铜丝网作为回热器时,以R134a和R1234ze(E)为工质,系统的最低起振温度分别为18.1和26.4°C(对应的冷端温度为11.1和11.3°C);当热端温度为183°C且选用R1234ze(E)作为工质时,采用紫铜丝网的系统输出声波的压比最高可达1.094,与相近热端温度下选用1 MPa的氦气作为工质的单级环路行波型热声发动机相当,而所需的加热功率则明显降低.结果表明,气液相变热声发动机在近室温低品位热源利用方面拥有可观的应用潜力.

采用低GWP工质闭式两相热声发动机研究

从实验和热力学循环分析两方面研究了采用低全球变暖潜能值(GWP)工质R1234yf、R152a和R1234ze的闭式两相热声发动机起振特性和系统性能。实验结果显示,采用R1234yf、R152a和R1234ze等三种工质时,系统的起振温差依次升高。R1234yf系统的起振温差最低,仅约为13.1 K。而热力学循环计算结果表明,R152a系统的单位质量做功、热效率和相对卡诺效率均为最高。当热端温度为330 K,冷端温度为300 K时,R152a系统的相对卡诺效率最高可达86.50%。可见,R1234yf、R152a和R1234ze作为低GWP工质应用在两相热声发动机中是可行的。