斯特林热声发动机的直流研究

具有环路的斯特林热声发动机引入了反馈回路,实现了行波相位的热声转换,获得了较高的热声转换效率。然而,环路的拓扑结构使得声场中直流的产生成为可能,直流的出现将严重制约热声发动机的性能。本文以温度和压力测量作为重要实验手段,研究直流与热声发动机温度分布、压比、热声转化效率之间的关系,考察了直流抑制前后系统的性能,指出有效抑制直流能大幅度提高热声发动机的性能。

应用热阻分析缩放管强化传热机理

应用分析求解和数值模拟方法对光滑圆管与缩放管内的湍流对流传热的热阻分布进行了计算,计算结果表明,光滑圆管的热阻主要位于粘性底层,缩放管通过壁面缩放,减小了粘性底层的热阻,湍流区成为热阻分布主要区域。在流动粘性底层,缩放管的热阻降低归功于该层厚度的降低,在流动粘性底层以外的传热粘性底层,则是边界层厚度的降低、速度矢量与温度梯度的协同影响。随Re数增大,圆管与缩放管各层热阻均减小,流动粘性底层以外的传热粘性底层的降幅最大。

直连型热驱动热声制冷系统中热缓冲管结构对系统性能影响

为提高热驱动制冷系统性能,使用DeltaEC软件构建了四级直连型环路热驱动制冷系统,分析了热缓冲管内径和长度对系统热效率、制冷量等因素的影响,对比分析了结构改进前后声场和声功流沿程分布。结果表明:热缓冲管内径和长度影响声场的相位和阻抗分布,不同内径下长度对系统性能的影响不同,减小内径可以显著提升系统总热效率、制冷量、热声转换效率以及发动机产生的声功,发动机和制冷机回热器处于较好的行波相位和较高的声学阻抗,同时可以有效减少沿缓冲管的轴向导热漏热和辐射漏热。

改进前后复合磁制冷机实验研究对比

在旋转永磁体复合室温磁制冷机基础上,对系统进行了改进,并且进行了实验研究。改进之处在于:1)将回热器填料由不规则的钆屑改为厚度为1 mm宽度为5 mm的钆条,钆条之间缝隙为0.5 mm的规则回热器填料;2)将驱动电机外置;3)在冷端换热器与膨胀腔之间加装热缓冲管.改进之后的实验系统分析了交变流动工质的系统工作频率对磁制冷机性能的影响,对比了改进前后系统的实验结果,实验结果表明,改进之后的复合式室温磁制冷机在相同实验条件下明显优于改进前,在优化系统频率条件下,可以获得-16.5℃的最低无负荷制冷温度,以及12.5 K温差下58 W的最大制冷量.

热声发动机热缓冲管损失的实验研究

热缓冲管是热声发动机的关键部件之一,位于高温换热器和次室温换热器之间,理想情况下可避免在高温换热器附近往复运动的气体接触室温环境,造成热量损失。不过由于换热器流道的特殊结构,使热缓冲管两端会产生射流等现象,带来流动紊乱、热量损失等问题。本文设计并搭建了研究热缓冲管损失的实验平台,主要考查在热缓冲管两端分别添加不同层流化丝网对系统性能的影响。实验结果表明,未添加层流化丝网会使热量损失急剧增大,热声效率大幅下降;而过多添加层流化丝网会使阻力损失增大,同样降低热声效率;当两端分别添加3片层流化丝网时,所需加热量最少,热声转换效率最高。