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热声制冷系统结构优化实验研究

刘治汶  
【摘要】: 磁致伸缩换能器驱动热声制冷机是以声能作为动力源,利用热声效应获得制冷的装置。应用热声效应原理的热声制冷作为一种新的制冷技术,具有结构简单、运行可靠、寿命长、对环境无污染等突出优点。在航天、航空、低温电子、超导、低温生物等众多领域具有十分广阔的应用前景。 本文首先介绍了热声制冷机的课题背景和研究意义,回顾了热声制冷的发展历史和研究现状,并对磁致伸缩换能器驱动热声制冷机的原理进行了说明,较为详细地介绍了热声制冷的基本理论。 其次,针对原有试验台自身存在的缺陷,自行设计制作了一台热声制冷机。该制冷机中的声源主要包括连接在充满气体的共振管一端的磁致伸缩换能器、共振管适当位置放置着许多平行流道组成的板叠和冷、热端两个换热器。磁致伸缩换能器的作用在于使气体驻波频率维持在共振管的基频附近,声波使气体在板叠通道里压缩和膨胀形成振荡。振荡气体与板叠表面热交换进行声功泵热,系统通过板叠的冷、热端换热器与外界交换热量。 最后,通过对原有的磁致伸缩换能器驱动热声制冷机的改进,进行了初步实验,在该装置上以常压空气为工质进行实验获得了6 0 C的无负荷温降。用专业软件ANSYS对其性能进行了预测,计算结果表明:该制冷机性能均符合设计要求。


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