热声驱动脉管制冷装置波长数的计算和实验验证

讨论了预测热声装置频率和波长数的意义和方法 ,给出了双边气库型和混合气库型热声装置的频率和波长数的计算结果 。

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 7MPa,加热功率为 2 350W,工作频率为 45Hz时,双向进气型单级脉管制冷机获得了 80 9K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°C的无负荷制冷温度 ,最大温降达 5 4 7°C。此外 ,还指出了进一步的改进方向 ,具有一定参考价值。

采用混合工质的热声驱动脉管制冷实验研究

在计算了惰性气体二元混合工质的热力学参数之后,采用氦-氩混合气体作为工质来提高热声驱动脉管制冷的性能。实验结果表明,热声驱动脉管制冷机采用适当配比的氦 氩工质可获得比纯氦更加优越的制冷性能。

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 6K的最低制冷温度。

40K温区驻波型热声驱动两级脉管的制冷特性

进行了驻波型热声发动机驱动两级脉管的制冷特性实验,样机获得41.2 K的无负荷制冷温度。通过观测热声板叠热端和冷端温度、压力波的振幅、压比和频率,以及脉管制冷机制冷温度等,分析了平均工作压力和加热功率对系统性能的影响。根据实验数据,讨论了系统存在的问题,并指出了改进的方向。

新型热声发动机驱动的脉管制冷机实验研究

为完全消除低温系统中的运动部件,简化低温系统结构并提高其可靠性,对自制新型热声发动机驱动的脉管制冷机系统进行了实验研究.对热声发动机的性能进行了实验分析,确定出系统充气压力和制冷机的接口位置,将一台单级小孔型脉管制冷机接到系统中.通过调节小孔阀,对脉管制冷机性能进行了优化.结果表明,以氦气为工质,在充气压力为2 MPa时,发动机单独运行时最大压比达1.19,驱动单级小孔型脉管制冷机获得了119 K的低温,这为热声制冷机系统应用于天然气液化奠定了良好基础.

可利用低品位热源的热声驱动脉管制冷机

针对原有热声驱动脉管制冷机实验装置,改进了板叠冷端夹套式水冷却器内部的丝网填料,进一步优化了小孔阀和双向进气阀的开度,获得了116 4K的最低制冷温度。通过操作脉管制冷机双向进气阀,使系统的起振温度从560℃降低为370℃,为低品位能源的利用创造了条件。

热声发动机驱动的脉管制冷机模拟及实验研究

基于回热器计算软件REGEN3.2,通过数值模拟分别研究了热声发动机的频率、输出压比、充气压力以及脉管制冷机的回热器长度对热声驱动的脉管制冷机制冷性能的影响,并预测了该台脉管制冷机的最低制冷温度为45 K.实验研究了不同工质、热声发动机输出压比、声功输出装置以及脉管制冷机回热器长度对脉管制冷机性能的影响.实验结果表明,热声驱动的脉管制冷机的优化方向为提高热声发动机的输出压比、降低频率以及适当提高充气压力,这与数值模拟结果吻合较好.实验采用氮气-氦气双工质并以亥姆霍兹共鸣器作为声功输出装置和声压放大器,行波型热声发动机驱动的单级斯特林型脉管制冷机获得了65 K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，明确了充气压力对起振温度、加热温度、制冷温度、压比及压力振幅等的影响。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 １９６ Ｋ和 １３８ Ｋ的无负荷制冷温度。此外，本文还提出了进一步的改进方向。

120K热声驱动脉管制冷机

在自行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 。

热声驱动脉管制冷机系统的效率评价

采用热声压缩机驱动脉管制冷机将完全消除系统的机械运动部件 ,大大提高了运行的可靠性。随着热声驱动脉管制冷机研究的不断深入 ,人们迫切需要能真实反映系统效率的评价标准 ,文中给出三种评价方法 :(1 )系统的总效率 ;(2 )系统的相对卡诺效率 ;(3)系统的火用效率。建议采用火用效率对系统效率进行综合评价 。

124K热声驱动的脉管制冷机

热声压缩机是一种利用热能 (如太阳能集热、废热等 )进行驱动的新型驱动器。自行研制的驻波型热声压缩机驱动脉管经过改进后 ,以氦为工质 ,取得了 12 4 3K的制冷温度。此外 ,该文还讨论了热声压机系统中的水冷却存在的问题以及它对系统整体性能的影响 。

压力对热声驱动脉管制冷机性能的影响

讨论了充气压力对热声压缩机的起振温度等性能的影响 ,着重研究了工作压力对热声驱动脉管制冷机性能的影响。对自行研制的驻波型热声驱动脉管制冷机进行了改进和优化 ,在最近的实验中取得了 1 2 0 K的无负荷最低制冷温度 ,达到液化天然气温区。

液氮温区热声驱动脉管制冷机的研究

热声发动机驱动的脉管制冷机是一种完全无运动部件的低温制冷机,具有非常好的应用前景,本文介绍了本实验室在这方面取得的最新进展。首先我们对驻波热声发动机进行了改进设计,提高了其驱动压比,用氦气作为工质最大压比达到了1.15。在此基础上我们用其驱动同轴双向进气小孔型脉管制冷机,通过调整热声发动机的振荡频率,使之与脉管达到匹配,最终达到了84.3K的最低制冷温度,这也是目前用驻波热声发动机驱动脉管所达到的最低制冷温度。同时,在此实验过程中,一些抑制跳频的方法也得到了实验验证。

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 2MPa的条件下 ,获得了 110K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。

50 K温区热声驱动脉管制冷

开展了采用声压放大器结构的驻波型热声发动机驱动单级双向进气型脉管制冷机实验研究,考察了声压放大器长度对热声驱动脉管制冷特性的影响。经过实验优化,采用长度3.7 m、直径8 mm的声压放大器,在2.0 kW加热功率条件下,实现1.196的压比,制冷温度达到54.5 K。

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。

惯性管对热声驱动脉管制冷机性能的影响

为了考察惯性管对热声驱动脉管制冷性能的影响,利用驻波型热声驱动脉管制冷实验装置,开展了惯性管结构参数对系统性能影响的实验研究.实验中所采用的惯性管由直径分别为2 mm和4 mm的两段铜管串联而成,重点研究2 mm直径管段的长度对压比和制冷温度的影响.通过实验优化,当惯性管结构参数为内径2 mm的铜管长度2.5 m,内径4 mm的铜管3 m长时,在加热功率1.8 kW条件下,脉管制冷机的无负荷制冷温度达到63.0 K.

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。