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扬声器驱动热声制冷机结构优化与实验研究

李照龙  
【摘要】:热声制冷机以其结构简单、运行可靠、工质无污染等诸多优势,为低温制冷提供了一种全新的技术解决方案,并在航空航天、低温电子等众多领域展现了十分广阔的应用前景,目前已是国内外学者研究的热点。 论文首先介绍了课题的研究背景及意义,回顾了热声学理论以及实验研究进展以及今后发展趋势,较详细的介绍了热声制冷的基本理论。针对实验室现有扬声器驱动制冷机存在的不足与缺陷,以线性热声理论为基础,利用专业软件Delta EC对制冷机系统进行模拟优化,对谐振管长度、直径等结构参数进行理论计算,以达到与系统良好匹配,并对回热器位置以及长度等对热声转换效率的影响作出了分析研究,提出一种新的热端换热器,并在实验中验证了其良好的换热效果。 通过理论计算并搭建了一台四分之一波长扬声器驱动热声制冷机,并对其性能进行了预测分析和实验研究,实验分析了板厚为0.2mm板间距分别为0.4mm、0.5mm以及0.6mm的三种不同回热器的性能。实验结果表明,系统最佳运行频率为367Hz,并最终得到最大温降约10.9K;板间距为0.4mm的回热器相对于其余两种回热器表现出了较好的性能;实验过程中回热器热端温度始终维持在室温,证明热端换热器换热性能良好。图36幅,表2个,参考文献70篇。


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