斯特林型热声发动机驱动直线发电机的工作特性

为探索发电机负载与热声发动机之间的耦合规律,开展发电机负载和声学传输管对斯特林型热声发动机工作特性影响的理论与实验研究.自行搭建一套斯特林型热声发动机驱动单直线发电机的实验系统,通过控制发动机与发电机间球阀的开关考察发动机在有无负载情况下的工作特性,通过改变声学传输管长度考察声学传输部件对发动机输出特性的影响.研究表明,发电机负载使系统起消振温度提高,而接入发电机负载前后系统工作频率基本不变;通过优化声学传输部件可有效改善发动机的输出特性,提高发动机的输出压力振幅和发电机输出电功;计算结果表明,改善频率匹配可大幅提高热声发动机驱动发电机系统的性能.

带声学放大器的行波热声发动机声阻抗特性

通过分析带有声学放大器的行波热声发电系统中直线发电机的电-力-声类比图,发现直线发电机的最佳工作状态与行波热声发动机的输出声阻抗特性相关。采用DeltaEC软件计算带有声学放大器的行波热声发动机(以下简称系统)的输出声阻抗特性。计算结果发现,输出声阻抗虚部Xa为.1×107Pa·s·m^-3时,系统的最大输出声功率545.47W,最大热声转换效率为7.2%;当输出声阻抗虚部Xa在.3.9×106~.1×107Pa·s·m^-3之间变化,实部Ra在1.37×106~2.31×107Pa·s·m^-3之间时,等效位移在1.89~6mm之间变化,符合直线发电机的位移要求;结合输出声阻抗对压力与体积流率的相位差及系统工作频率的影响,发现声阻抗实部Ra应在1.37×106~2.31×107Pa·s·m^-3之间,声阻抗虚部Xa在.7.5×106~.1.0×107Pa·s·m^-3之间时,系统具有较好的工作状态。

热声发电系统双功率优化运行阻抗匹配分析

为获得圆环体拓扑结构的热声发电系统最大电功输出,提出带有可变电负载的动磁式直线发电机声学阻抗匹配设计方法。通过声力电类比方法建立系统捕获声功和输出电功的数学模型。结合热声发动机机械结构和气体工作介质特征,分析弹簧机械阻抗和电负载阻抗对系统声学阻抗的影响,给出双功率优化运行的发电机声学阻抗匹配设计方法。该方法以提高声功捕获为约束条件,实现热声发电系统输出电功最大。用MATLAB程序和热声发电系统模拟实验平台验证双功率优化运行阻抗匹配方法。双功率优化运行的发电机声学阻抗匹配设计方法简单易行,为热声发电系统控制器的设计提供理论指导。

百瓦级行波热声发电机实验样机研究

报道了一种行波热声发动机驱动直线发电机产生电能的实验研究.在原理实验中,当热声发动机工作压力为2.5MPa、谐振频率为64Hz,且压力振幅为0.2MPa时,该直线发电机可输出100W以上的电能.

500W行波热声发电样机的实验研究

在前期的理论与实验的基础上,设计制作了一台行波热声发动机及一台直线发电机以氦气为工质,在平均压力为3.54MPa、工作频率为74Hz工况下,以15.03%的最大热电转换效率获得了450.9W的电功、以12.65%的热电转换效率获得了481.0W的最大输出电功.

1kW碟式太阳能行波热声发电系统

碟式太阳能行波热声发电是近年来兴起的新型热发电技术,具有可靠性好、潜在效率高、分布灵活等优点。本文介绍了正在研制的一套1 kW碟式太阳能行波热声发电系统。该系统利用碟式集热器收集太阳辐射热量,通过高温热管将热量传输到发动机热端,再采用行波热声发电机进行热-电转换。初步调试采用高频加热模拟太阳能,以3.5 MPa氦气为工质、加热温度为751℃和798℃时分别实现了116 W和255 W的电功输出。实验验证了系统的可行性。目前系统的安装调试仍在进行中,相关的实验结果将在后续的文章中进行报道。