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热声发动机及热声制冷机的理论与实验研究

蒋珍华  
【摘要】:热声热机是一种全新的动力机械,它没有机械运动部件,采用惰性气体为工 质,具有无污染、结构简单、可靠性高、寿命长等优点。由热声发动机驱动的热 声(包括脉管)制冷机,在天然气液化方面有着巨大的商业应用前景。此外,采 用热声制冷机替代现有空调制冷设备的研究也取得了很大的进展。因而热声机械 成为制冷界的一个研究热点。 本文回顾了热声热机的发展历史和研究现状,简要介绍了热声学的理论基础 和现有的热声理论。详细介绍了改进后的扬声器驱动热声制冷机的实验装置,在 该装置上以常压空气为工质进行实验获得了27℃的无负荷温降。此外还从制作 加工、热声转换性能和流动阻力等几个方面,对几种常用的热声板叠进行了分析 比较。 自行设计制作了一台小型行波热声发动机,对该发动机进行了初步实验,并 利用热声网络模型分布参数法进行了分析。分析可知该发动机热声回热器中速度 波和体积流量波之间没有达到合适的相位角,导致了发动机性能较差。最后指出 了今后工作的主要方向是改进发动机,调整热声回热器中的行波相位,以期获得 较好的性能。


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