直线电机驱动双作用行波热声热泵的理论与实验研究

采用蒸气压缩循环的传统热泵在较低的环境温度工况下工作时,其运行效果及效率均有所下降,对此本文首先提出了一种全新的热泵系统,即由直线电机驱动的双作用行波热声热泵环路系统,并在模拟优化计算的基础上取环路系统中的一个独立单元搭建了系统测试实验平台。通过改变运行工况,对双作用热声热泵的核心部件进行了初步测试,实验结果验证了计算模型的准确性,且实验重复性较好。在现有实验条件下,环境温度-20℃,供热温度50℃,热泵核心部件净消耗声功不超过200W,单元热泵实验台的泵热量最高可达到260 W,此时制热COP可达到2.1。通过调节声场特性改变输入到系统中的声功,在上述温度工况下可获得最大制热COP为2.4;如果环境温度升高至0℃,系统制热COP还可以提升至3.0以上。

声学双作用型行波热声发动机的损失分析

本文根据经典热声学理论,对声学双作用型行波热声发动机系统进行了全面的损失分析。系统产生的损失可以分为内部不可逆损失与外部不可逆损失,其中内部损失可区分为:轴向漏热损失,流体黏性损失,不可逆传热损失与流动传热耦合损失。本文对一台效率为55.7%的声学双作用型行波热声发动机进行了具体的媚损失分析,结果显示,回热器与谐振管是产生损失最多的部件。谐振管中的损失主要是流动损失,而回热器中的流动损失则相对较少。