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A novel coupling configuration for thermoacoustically-driven pulse tube coolers: Acoustic amplifier 被引量:14
1
作者 DAI Wei LUO Ercang +1 位作者 HU Jianying CHEN Yanyan 《Chinese Science Bulletin》 SCIE EI CAS 2005年第18期2112-2114,共3页
Thermoacoustically-driven pulse tube cooler can provide cryogenic cooling power with no moving com-ponents. Up to now, pulse tube cooler is directly coupled with the thermoacoustic engine and obtainable pressure ratio... Thermoacoustically-driven pulse tube cooler can provide cryogenic cooling power with no moving com-ponents. Up to now, pulse tube cooler is directly coupled with the thermoacoustic engine and obtainable pressure ratio for the pulse tube cooler is limited by the capability of the ther-moacoustic engine. The authors propose here the concept of acoustic amplifier, which is actually a long tube connecting the engine with the pulse tube cooler. Theoretical calculation shows that suitable length and diameter of the tube can lead to a pressure wave amplification effect which means that pressure wave amplitude coming from the thermoacoustic engine can be much amplified to drive the pulse tube cooler. Based on this, a 2.8 m long copper tube with 8 mm inner diameter is used as the acoustic amplifier in experiments. The experimental results show that due to the amplification effect, pressure wave amplitude at the inlet of the pulse tube cooler is over 2.5 times of that at the engine outlet. Typically, with 1.67 kW heating power, the pressure ratio provided by the engine is 1.11 while at the inlet of the pulse tube cooler the pressure ratio is 1.32, which leads to a lowest no-load temperature of 65.7 K. 展开更多
关键词 声音放大器 脉冲管 冷却器 压力波
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A 300 Hz high frequency thermoacoustically driven pulse tube cooler 被引量:3
2
作者 ZHU ShangLong YU GuoYao +3 位作者 ZHANG XiaoDong DAI Wei LUO ErCang ZHOU Yuan 《Chinese Science Bulletin》 SCIE EI CAS 2008年第8期1270-1271,共2页
This article introduces the latest progress of a 300 Hz thermoacoustically driven pulse tube cooler. Based on the experience of former experiments, improvements have been made in the standing-wave engine, pulse tube c... This article introduces the latest progress of a 300 Hz thermoacoustically driven pulse tube cooler. Based on the experience of former experiments, improvements have been made in the standing-wave engine, pulse tube cooler and their coupling mechanism. An inlet pressure ratio of 1.248 was obtained with the mean pressure and heating power of 4.13 MPa and 1760 W, respectively. A lowest no-load temperature of 69.5 K has been reached under this condition. This is the first time for thermoacousti- cally driven pulse tube coolers to reach the temperature below 70 K with such a high frequency. 展开更多
关键词 高频率 脉冲管 冷却器 发动机
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行波热声发动机驱动的脉管制冷机研究 被引量:6
3
作者 孙大明 邱利民 +3 位作者 严伟林 陈萍 甘智华 陈国邦 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期30-34,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 脉管制冷机 制冷温度 热声制冷 行波热声发动机 加热功率 进气 性能 改变 MP 研究
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80K脉管制冷机惯性管调相机理及优化研究 被引量:5
4
作者 刘少帅 张华 +2 位作者 张安阔 陈曦 吴亦农 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期100-105,共6页
液氮温区脉冲管制冷机在高温超导等领域的应用越来越广泛。基于热声理论,本文采用Delta EC软件对纯惯性管及惯性管加气库的调相能力进行模拟研究,建立了80 K温区制冷机整机数值模型,分析了不同惯性管及气库组合方式对制冷机性能的影响... 液氮温区脉冲管制冷机在高温超导等领域的应用越来越广泛。基于热声理论,本文采用Delta EC软件对纯惯性管及惯性管加气库的调相能力进行模拟研究,建立了80 K温区制冷机整机数值模型,分析了不同惯性管及气库组合方式对制冷机性能的影响。结果表明:纯惯性管结构和单段惯性管加气库两种方式可以达到较为接近的调相能力,采用双段惯性管接气库方式可以提高制冷机性能,最低温度可以达到48.8 K。最后搭建制冷机整机性能测试实验台对模拟结果进行了验证。 展开更多
关键词 脉管低温制冷机 惯性管 热声学 制冷性能实验
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脉冲管制冷机调相机构的研究第三部分惯性管调相能力的研究 被引量:6
5
作者 胡剑英 罗二仓 +1 位作者 戴巍 任嘉 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2008年第10期9-13,共5页
惯性管作为脉冲管制冷机的主要调相机构,可以为制冷机获得合适的相位关系。但是有的制冷机仅仅使用惯性管作为调相机构,有的同时还采用双向进气作为调相机构,这引起了人们对二者使用的混乱认识。为了深入了解惯性管在脉冲管制冷机中的... 惯性管作为脉冲管制冷机的主要调相机构,可以为制冷机获得合适的相位关系。但是有的制冷机仅仅使用惯性管作为调相机构,有的同时还采用双向进气作为调相机构,这引起了人们对二者使用的混乱认识。为了深入了解惯性管在脉冲管制冷机中的调相作用,对惯性管的调相能力进行了研究,发现惯性管并不能为所有的脉冲管制冷机实现所需的阻抗,因此双向进气模式在有的制冷机中仍然能够发挥积极的作用。 展开更多
关键词 惯性管 热声 湍流 脉冲管制冷机
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300Hz脉冲管制冷机特性研究 被引量:6
6
作者 朱尚龙 余国瑶 +1 位作者 戴巍 罗二仓 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期1-4,共4页
从实验和数值计算两个方面研究了1台工作频率为300 Hz的单级脉冲管制冷机的制冷特性。实验方面,验证了平均压力、入口压比、惯性管长度以及均流化元件对其制冷性能的影响,该制冷机在平均压力为3.96 MPa、入口压比为1.21时获得了79.6 K... 从实验和数值计算两个方面研究了1台工作频率为300 Hz的单级脉冲管制冷机的制冷特性。实验方面,验证了平均压力、入口压比、惯性管长度以及均流化元件对其制冷性能的影响,该制冷机在平均压力为3.96 MPa、入口压比为1.21时获得了79.6 K的最低制冷温度;数值计算方面,基于线性热声理论的模拟结果与实验结果进行了比较,以验证程序的有效性。 展开更多
关键词 高频脉冲管制冷机 驻波发动机 惯性管
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双向进气与惯性管功能的研究 被引量:4
7
作者 胡剑英 戴巍 +1 位作者 罗二仓 任嘉 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期553-556,共4页
基于线性热声理论,本文对斯特林型脉冲管制冷机的调相机构—双向进气和惯性管进行了系统的数值模拟,研究结果表明:在惯性管结构能够为脉冲管制冷机提供所需要的最佳阻抗时,双向进气模式不能提高脉冲管制冷机性能;但是因为惯性管调相能... 基于线性热声理论,本文对斯特林型脉冲管制冷机的调相机构—双向进气和惯性管进行了系统的数值模拟,研究结果表明:在惯性管结构能够为脉冲管制冷机提供所需要的最佳阻抗时,双向进气模式不能提高脉冲管制冷机性能;但是因为惯性管调相能力有限,不能为小功率脉冲管制冷机提供所需要的最佳阻抗,此时双向进气仍然能够为提高脉冲管制冷机性能发挥积极的作用。另外,本文还总结了脉冲管制冷机调相机构实验中出现的现象,对其进行了理论解释,这也是对本文结论的有力佐证。 展开更多
关键词 脉冲管制冷机 双向进气 惯性管 热声
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脉冲管制冷机调相机构的研究第二部分:惯性管有无气库的研究 被引量:3
8
作者 胡剑英 戴巍 +1 位作者 罗二仓 任嘉 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2008年第9期5-10,共6页
基于线性热声理论,通过计算证明了在层流状态下,带气库的惯性管调相机构可以用不带气库的单纯惯性管结构取代,单纯的惯性管结构更加便于在实验中进行调节变化,并且在尺寸的选择上具有更大的灵活性。在一台脉冲管制冷机上分别采用单纯惯... 基于线性热声理论,通过计算证明了在层流状态下,带气库的惯性管调相机构可以用不带气库的单纯惯性管结构取代,单纯的惯性管结构更加便于在实验中进行调节变化,并且在尺寸的选择上具有更大的灵活性。在一台脉冲管制冷机上分别采用单纯惯性管和带气库的惯性管作为调相机构获得了相同的温度。 展开更多
关键词 惯性管 热声理论 脉冲管制冷机
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热声发动机驱动的脉管制冷机模拟及实验研究 被引量:3
9
作者 李卓裴 邱利民 +2 位作者 刘国军 王波 胡进勤 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1458-1462,1468,共6页
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... 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. 展开更多
关键词 行波热声发动机 斯特林型脉管制冷机 亥姆霍兹共鸣器 回热器
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热声驱动脉管制冷机系统的效率评价 被引量:2
10
作者 严伟林 邱利民 +1 位作者 孙大明 陈萍 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期13-15,共3页
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... 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 。 展开更多
关键词 热声压缩机 脉管制冷机 效率评价 YONG效率 相对卡诺效率
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脉冲管制冷机惯性管调相能力的实验研究 被引量:2
11
作者 李姗姗 党海政 +2 位作者 吴亦农 王立保 杨开响 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期11-15,共5页
为了验证脉冲管制冷机惯性管理论模型的准确性,通过修正压缩机活塞表面质量流的方法间接测量了惯性管入口质量流幅值及质量流与压力波之间的夹角。对目前脉冲管制冷机中应用较为广泛的单段惯性管加气库及双段惯性管加气库的调相能力进... 为了验证脉冲管制冷机惯性管理论模型的准确性,通过修正压缩机活塞表面质量流的方法间接测量了惯性管入口质量流幅值及质量流与压力波之间的夹角。对目前脉冲管制冷机中应用较为广泛的单段惯性管加气库及双段惯性管加气库的调相能力进行了测量,并将测量值与简化湍流热声模型计算结果进行了比较。所测单段和双段惯性管阻抗幅值及相位角随内径及长度的变化规律均与理论模拟结果一致,惯性管相位角测量值与理论值偏差在±9°以内,体积流阻抗幅值测量值与理论值偏差在±20%以内。 展开更多
关键词 脉冲管制冷机 惯性管 简化湍流热声模型
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脉管制冷机直流机理研究和抑制方法探讨 被引量:3
12
作者 蒋彦龙 陈国邦 +1 位作者 黄永华 G. Thummes 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期7-10,共4页
双向进气脉管制冷机中存在的直流流动不仅增加了冷端换热器的负载 ,降低了脉管制冷机的性能 ,而且还是引起脉管制冷机制冷温度不稳定的一个重要原因。文中从流体网络理论出发 ,分析了直流产生的机理 ,对目前各种抑制方法进行了探讨 ,指... 双向进气脉管制冷机中存在的直流流动不仅增加了冷端换热器的负载 ,降低了脉管制冷机的性能 ,而且还是引起脉管制冷机制冷温度不稳定的一个重要原因。文中从流体网络理论出发 ,分析了直流产生的机理 ,对目前各种抑制方法进行了探讨 ,指出了进一步研究的方向。 展开更多
关键词 脉管制冷机 直流产生机理 抑制方法 流体网络理论
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脉冲管制冷机系统Gedeon直流的损失评估 被引量:2
13
作者 戴巍 罗二仓 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期24-27,共4页
指出现有文献中对Gedeon直流损失评估的不正确性,利用建立在线性热声理论基础上的数值模型对1台微型脉冲管制冷机中的Gedeon直流损失作出分析和评估.计算结果显示,占交变质量流幅度0.1%~0.3%的直流分量即足以对制冷机效果产生严重影响... 指出现有文献中对Gedeon直流损失评估的不正确性,利用建立在线性热声理论基础上的数值模型对1台微型脉冲管制冷机中的Gedeon直流损失作出分析和评估.计算结果显示,占交变质量流幅度0.1%~0.3%的直流分量即足以对制冷机效果产生严重影响.在此范围内,现有文献中的评估公式过高地估计了直流分量造成的冷量损失,尤其当直流分量小于0.1%时与实际造成的冷量损失存在量级上的差别.正方向或负方向的直流对系统的影响在一定范围内大致相当,但超出这一范围时,负方向直流(由脉冲管热端流向脉冲管冷端)的影响明显加剧. 展开更多
关键词 损失评估 制冷机系统 脉冲管制冷机 直流分量 直流损失 数值模型 理论基础 计算结果 变质量流 正确性 正方向 文献 冷量 热声
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脉冲管制冷机调相惯性管的设计理论及通用图表 被引量:1
14
作者 朱尚龙 罗二仓 +1 位作者 戴巍 吴张华 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期915-918,共4页
本文介绍一种针对纯惯性管以及惯性管加无限大气库的选型图表。系统介绍了其设计理论。通过与实验值的对比,采用了符合较好的简化湍流模型进行计算。为了使图表易于使用,本文提出了一组更实用的无量纲参数和计算"无限大"气库... 本文介绍一种针对纯惯性管以及惯性管加无限大气库的选型图表。系统介绍了其设计理论。通过与实验值的对比,采用了符合较好的简化湍流模型进行计算。为了使图表易于使用,本文提出了一组更实用的无量纲参数和计算"无限大"气库体积的方法。最终,通过两个实例,给出了应用该表的使用方法和应注意的问题。 展开更多
关键词 惯性管 调相机构 脉冲管制冷机 简化湍流模型
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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
15
作者 严伟林 孙大明 +2 位作者 邱利民 陈萍 谭永翔 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第5期41-44,58,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 脉管制冷机 行波热声发动机 行波型热声发动机 制冷温度 工质 氦气 加热器 动脉 实验研究 MP
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单管传输特性的改进模型与实验研究
16
作者 王波 邱利民 +2 位作者 孙大明 白昆 刘钰 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期403-407,共5页
为了描述单根圆形管道的传输特性,在流体网络理论的基础上,参考Rott的波动方程和Swift对紊流的修正方法,提出单管传输特性的改进模型.在模型中讨论了流动为紊流时的修正方法:当R/δv较小时,利用Swift的修正方法进行修正;当R/δv较大且... 为了描述单根圆形管道的传输特性,在流体网络理论的基础上,参考Rott的波动方程和Swift对紊流的修正方法,提出单管传输特性的改进模型.在模型中讨论了流动为紊流时的修正方法:当R/δv较小时,利用Swift的修正方法进行修正;当R/δv较大且修正因子n>1时,利用n对紊流进行进一步修正.为了对模型进行验证,以声压放大器这一典型的单管道为例开展了实验研究.紊流时在R/δv较小的情况下,改进模型和DeltaE的计算结果一致,与实验吻合良好;在R/δv较大的情况下,改进模型由于充分考虑了径向上的对流换热损失,其计算结果与Del-taE相比更加接近实验结果. 展开更多
关键词 声压放大器 惯性管 单管 热声理论 传输特性
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低于氮临界点温度工作的热声驱动脉管制冷机研究
17
作者 郑金鹏 邱利民 +3 位作者 孙大明 王波 邓夏 李卓裴 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期100-104,共5页
采用热声发动机驱动的脉管制冷系统,消除了系统中的机械运动部件,具有结构简单、运行可靠和环境友好等优点。文中基于Regen 3.2软件,设计并制作了一台采用热声驱动的单级脉管制冷机。该制冷机采用双向进气结构,脉管和回热器为U型布置。... 采用热声发动机驱动的脉管制冷系统,消除了系统中的机械运动部件,具有结构简单、运行可靠和环境友好等优点。文中基于Regen 3.2软件,设计并制作了一台采用热声驱动的单级脉管制冷机。该制冷机采用双向进气结构,脉管和回热器为U型布置。初步实验研究中,以氮气为工质,该脉管制冷机获得了117.5K的最低制冷温度,低于氦的临界点温度126.19K;以氦气为工质,目前获得了83.5K的最低制冷温度。 展开更多
关键词 堂制冷机 热声发动机 Regen 3.2
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一种高频热驱动脉冲管制冷机不稳定现象的研究
18
作者 朱尚龙 余国瑶 +1 位作者 戴巍 罗二仓 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期28-31,41,共5页
报道了一种高频驻波热声发动机驱动脉冲管制冷机的热声不稳定现象。通过实验对此种热声不稳定现象的产生原因进行了探讨,发现增加加热功率或缩短声压放大器可以抑制此种不稳定现象;理论方面主要通过快速傅立叶变换对不稳定的压力波形进... 报道了一种高频驻波热声发动机驱动脉冲管制冷机的热声不稳定现象。通过实验对此种热声不稳定现象的产生原因进行了探讨,发现增加加热功率或缩短声压放大器可以抑制此种不稳定现象;理论方面主要通过快速傅立叶变换对不稳定的压力波形进行分析,对其产生原因进行了初步分析。 展开更多
关键词 高频脉冲管制冷机 驻波发动机 不稳定现象
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无气库型脉管制冷机调相性能
19
作者 蒋彦龙 李华林 曹业玲 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期51-54,共4页
基于流体网络理论,利用Matlab编制了脉管制冷机调相计算程序,分析了有气库和无气库条件下的惯性管和双向进气型脉管制冷机的调相性能。在此基础上提出了双向进气和惯性管联合工作的耦合型无气库型脉管制冷机的理论设想,并进行了调相特... 基于流体网络理论,利用Matlab编制了脉管制冷机调相计算程序,分析了有气库和无气库条件下的惯性管和双向进气型脉管制冷机的调相性能。在此基础上提出了双向进气和惯性管联合工作的耦合型无气库型脉管制冷机的理论设想,并进行了调相特性研究。该成果对于发展结构紧凑、系统能耗低的新一代无气库型脉管制冷机具有参考价值。 展开更多
关键词 流体力学 调相 脉管制冷机 流体网络理论
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热声热机的热力学分析 被引量:1
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作者 沈国清 于岩 杨永钊 《节能》 2006年第1期21-24,共4页
回顾了热声现象的研究历史,介绍了热声热机的结构和分类,基于气体微团的热力学循环和能量转换,分析了热与声功的转换原理、转换条件以及热声热机的工作机理,并指出了该研究领域的工业应用前景。
关键词 热声原理 热声热机 脉管制冷机
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