环路热声制冷机的多层丝网回热器数值模拟研究

热声制冷技术具备高度可靠性的同时具有显著的环境友好性,回热器作为核心部件直接影响热声制冷机的性能。为了使热声制冷机回热器在不同温度下均高效地泵热,设计了一种使用多层丝网回热器的四级环路热声制冷机并进行了数值模拟研究。计算结果表明,多层回热器的设计有利于保证回热器换热效果的同时减少黏性耗散,从而提升制冷机制冷量和效率。研究表明,三层丝网回热器的系统性能最优,在6 MPa高压氦气、高温端923 K、室温端303 K的条件下,在77 K制冷温度时获得制冷量109 W,高于单层、二层和四层回热器。

高频微型热声制冷机的样机设计与性能预测

介绍了高频微型热声制冷机的设计和性能分析, 确定和部分优化了5kHz压电喇叭驱动的热声实验样机的设计参数, 为探索接近超声波频率的微型机工作的可能性, 同时也对15kHz微型热声制冷器进行了性能预测, 并给出了主要参数,为高频微型热声制冷系统的实验研究提供了样机设计和性能预测。

热驱动室温行波热声制冷机的实验研究

本文报道了热声驱动的室温行波热声制冷机的实验研究。以氦气为工质研究了平均充气压力、工作频率等参数对制冷性能的影响。实验达到的最好结果为:最低温度为-47℃,在-20℃的制冷量为80W,按输入制冷机的P-V功计算,相应的制冷系数COP达到1.6左右。

扬声器驱动热声制冷机的研究进展

热声制冷技术是一项新型的制冷技术,它具有运动部件少、运行可靠、振动小、寿命长、对环境无污染等优点,在航天、超导、低温电子、低温生物等众多领域有着十分广阔的应用前景。本文阐述热声制冷效应的基本原理和热声制冷循环之后,系统介绍了热声制冷机中共振管、板毪、换热器、动力源(扬声器)等部件和制冷工质的研究情况。同时,指出了扬声器驱动热声制冷存在的问题,并对热声制冷的发展进行了展望。

压电扬声器驱动的热声制冷机中阻抗匹配研究

为了减小热声制冷机的体积,在热声系统中,采用具有较高工作频率的压电扬声器作为驱动源,因此,压电扬声器与热声谐振管的匹配成为研究和改进此类热声制冷系统性能的重要因素。采用电力声等效电路的方法,推导出扬声器输出声功率和电声转换效率的表达式,并为获得高声功率和高制冷效率,对扬声器和谐振管结构以及工作频率进行优化。结果表明,谐振管的谐振频率即为系统的最佳工作频率,而当系统总的抗性为零时,扬声器输出较大的声功率。然而系统效率与输出声功率不能同时达到最大值,因此在实际应用中只能采取折中的效果。

双行波热声制冷机耦合方式研究

双行波热声制冷机因为其内禀的高效率、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。为了详细地研究它的工作特点,我们发展了一套较完整的热声模拟程序,可以准确地预测系统工作频率,在一定的误差范围内给出系统的热力性能,并对系统起振的难易程度进行有效的判断。借助于此套程序,我们对行波发动机驱动的行波制冷机进行了数值模拟,主要是对它们之间两种不同的耦合方式(旁通耦合和末端耦合)进行了对比,初步实验结果显示了程序的有效性。

热声制冷机板叠内流动与换热的数值分析

本文采用基于压力修正算法的可压缩交变流动程序,采用适体坐标生成网格,AUSM+格式离散N-S方程和能量方程,计算了二维基本型热声制冷机板叠内的流动与换热情况,探讨了板叠附近的温度随时间的变化,分析了周期时均能量。由模拟结果可以看出,在气体冷端,能量由气体进入板叠,时均能量为正,在气体热端,能量由板叠进入气体,时均能量为负,板叠热端的时均能量稍大于板叠冷端的时均能量,板叠产生了冷量.但与输入功相比,板叠产生的冷量较小,因此系统的内能增加,气体冷端的温度增加.并且随着板叠的厚度的增加,板叠冷热端温差先增大后减小,并存在最佳板叠厚度使得冷热端的温差达到最大.

频率对热声制冷机影响的研究

分析和研究了频率对热声制冷机声压、温差和声功的影响 ;使用网络模型计算的结果与实验结果相吻合 ;该研究也是对网络模拟和声功测量方法的验证。

机械谐振式热声制冷机模态频率研究

研究了一种机械谐振式热声制冷机结构,建立了装置机械谐振系统的二维模型,从振动方程中分析获得了系统的模态频率关系,同时研究了振动质量、机械和气体弹簧、腔体尺寸以及工作压力等参数对模态频率的影响.研究结果显示系统存在两个模态频率,且频率随谐振参数的变化出现分岔.通过对谐振参数的设计和调节,装置可以获得所需的特性和谐振频率.

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 1 2°C提高到 2 7°C左右 。

高频热声制冷机中的压电喇叭特性

研究建立了1台5 kHz微型热声制冷实验样机,对压电喇叭谐振系统的阻抗特性,以及频率和电压响应特性进行了实验研究。初步的实验显示,压电喇叭与驱动电源和热声谐振系统之间需要在电学和声学上进行匹配,PZT5的压电陶瓷材料发热较大,且提供的声功率较小,这些是影响微型制冷的重要因素。

高效室温行波热声制冷机的研究(第二部分:电声压缩机驱动的行波热声制冷机的实验研究)

热声制冷机是利用热声效应将声能转化为热能的新型制冷装置 ,以其环保性及高可靠性等优点吸引着起来越多的科研者。该文研究对象为电声压缩机驱动的室温行波热声制冷机。首先介绍了制冷机的工作原理、设计及加工 ;实验系统建立后 ,改装曲柄 -连杆活塞压缩机 ,使之提供变频的波动压力作为该制冷机的驱动源。初步实验在充气压力 2 .0 MPa、氦气为工质的工况下 ,获得 2 6 4

基于ANSYS的热声制冷机谐振管内声场仿真分析

利用有限元数值模拟分析方法,分别对长度相同的圆柱形、圆锥形、渐缩变截面管、凹曲线回转体以及凸曲线回转体内声场进行分析。结果表明:对于热声制冷机结构微型化的需求,在相同激励条件下采用圆锥形谐振管,活塞振动模态幅值最大,同时在小端能产生较高声强。

微型热声制冷机设计方案研究

声驱动的热声制冷机是微型低温技术潜在的最佳技术。为适应微型化的要求,将一般的电动扬声器改为电动膜片式声源,并将整个系统网络化,据此提出了一种微型热声制冷机的设计方法,并运用此方法提出了一个具体的高频设计方案:工作频率f=4000Hz;谐振管半径a=0.002m;谐振管长L=0.042m。

小型热声制冷机的优化

简要介绍了热声制冷机的发展,特别介绍了Husam El—Gendy等人小型热声制冷机的优化的工作。结果表明：优化的高频微型热声制冷机能达到每平方厘米数百瓦的制冷功率密度,可完全用于激光制冷、电子制冷和其它需要热控制的器械。

热声制冷机微热力学循环的[火用]经济性能优化

用有限时间热力学方法分析存在传热损失时,热声制冷机微热力学循环模型的火用经济性能,导出循环利润率与工质振荡温度,以及利润率与制冷系数的特性关系,并数值分析了价格比、横向温度梯度等参数对火用经济性能的影响。

不可逆热声制冷机的Ω函数优化

根据热声制冷机参数振荡的特点,建立复指数传热规律不可逆热声制冷机循环模型.提出Ω=(2ε-1)R/ε的优化目标函数.在考虑热阻、热漏、内不可逆性等不可逆因素的情况下,利用有限时间热力学,分析不可逆热声制冷机各性能参数的优化关系.

40K温区的热驱动低温热声制冷机

热声驱动脉管制冷机主要由热声发动机和脉管制冷机组成,是一种完全无运动部件的新型低温制冷机。本文在实验室现有行波热声发动机的基础上,运用线性热声理论对两级脉管制冷机进行了设计,并用声学放大器对热声发动机和脉管制冷机进行耦合,提高脉管制冷机的驱动压比,从而获得了41 K的低温,这是目前热声驱动脉管制冷机所获得的最低制冷温度。正因为本热声驱动脉管制冷机系统的热驱动特性及其主要部件都是按照热声理论进行设计,所以我们将其称为热驱动低温热声制冷机。

扬声器驱动热声制冷机的频率特性研究

对电声制冷机的电声效率的影响因素及与工作频率的关系做了实验研究。实验表明,回热器长度和填料种类、位置以及谐振腔长度、工作气体等都对工作频率有影响,存在一个频率迁移,使制冷机工作在优化范围。对于扬声器参数及电声效率计算采用网络模型做了验证计算。计算结果和实验是一致的。

热声制冷机声功的测量

将一种较为实用的两传感器的声功测量方法 ,应用于热声制冷机声功的测量中 ,分析和研究了制冷机声压和声功率随频率的变化特性 ,使用网络模型计算的结果与实验结果能较好地吻合 ,本研究也是对作者所开发的热声热机网络模拟计算程序和两传感器声功测量方法的验证与应用。