收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

中高频热声驱动脉冲管制冷的工作机制研究

朱尚龙  
【摘要】: 热声驱动脉冲管制冷机是一种完全没有机械运动部件的低温制冷机,具有结构简单、可靠性高、运行稳定、环保等优点,在冷却电子器件、液化天然气等方面具有广阔的应用前景。但是由于大振幅大压比热声理论不完善以及已有热声系统尺寸较大和整机效率较低等不足之处,热声驱动脉冲管制冷机的大规模应用仍需热声研究者的进一步努力。针对上述问题,本文在以下几个方面开展了研究实验工作: 1.惯性管调相工作机制的研究 1.1针对大压比下线性热声理论误差较大的缺点,提出了新修正参数的简化湍流模型,该模型在进行惯性管调相能力计算时与实验结果符合较好,特别是对入口相角计算的准确度有显著提高。 1.2提出了新的无量纲参数用于表征惯性管的调相能力,较好地反映了惯性管的内在工作机理,且特别适合指导惯性管的工程设计和选型。在此基础上,对纯惯性管、惯性管加无限大气库两种典型常用调相机构绘制了不同工作压比下的通用选型图表,可用于指导脉冲管惯性管的优化设计。? 1.3理论和实验研究表明:为满足高效脉冲管制冷机入口相角的要求,对于纯惯性管调相机构,其长度一般为0.25~0.5波长;对惯性管加无限大气库调相结构,其长度一般在0.25波长以内。此外,对大冷量脉冲管制冷机,纯惯性管、惯性管加无限大气库均能满足其调相要求;对小冷量脉冲管制冷机,单一直径惯性管一般难于满足要求,组合惯性管是解决该问题的途径之一。? 2. 300Hz热声驱动脉冲管制冷机的工作机制及热力性能研究 2.1重点研究了热声板叠、调相结构以及声压放大器等部件对300Hz的驻波热声发动机驱动脉冲管制冷机的影响规律。研究结果表明:与常规线切割加工手段相比,光化学蚀刻工艺的热声板叠因可以很好保证尺寸精度而极大地提高了热声发动机的转换效率;声压放大器在300Hz也具有显著声压放大作用,可有效地提高整机系统的效率;组合惯性管调相机构具有较大阻抗变化范围,利于通过调节管长、管径获得最佳调相效果,与前述理论分析结果相吻合。 2.2研究了平均压力和重力场对系统性能的影响规律,结果表明:增加平均压力能在一定程度上改善整机性能,但不能增加系统的输出功率;对300Hz中高频率脉冲管制冷机系统,重力场的影响不大。 2.3对该系统的结构参数、运行参数等进行了优化研究,在加热功率为750W时,该系统获得了69.3K的最低温度;在加热功率为500W、冷头温度为80K时获得了0.2W的制冷量。此外,将一种纳米绝热材料应用于热声系统,降低了系统的漏热,可进一步提高热声驱动脉冲管制冷机的整机热力性能。 3. 500Hz高频热声驱动脉冲管制冷机的工作机理及热力学性能研究 3.1对工作频率为500Hz驻波热声驱动脉冲管制冷机的工作机理进行了研究。实验中,发现当声压放大器末端的阻抗不匹配时,将出现压力波动幅值缩小而不是放大的现象。在加热功率为2200W时,该制冷系统获得了119K的最低制冷温度;当负载与热声发动机之间不匹配时,该系统的频率跳转至918Hz,在加热功率为1985W时获得了179.9K的最低制冷温度。 3.2对适合于极高频脉冲管制冷机回热器填料纤维毡进行了研究,推导并建立了其热声学方程。以300Hz热声发动机为驱动源进行了纤维填料回热器制冷性能的初步研究,实验系统获得了122K的最低制冷温度,表明采用纤维填料回热器具有可行性,但需进一步深入研究。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;动态·信息[J];应用声学;2001年06期
2 罗二仓,黄云,戴巍,张泳,吴张华;高性能室温行波热声制冷机[J];科学通报;2005年02期
3 黄云,罗二仓,吴张华,戴巍,李晓明;高效室温行波热声制冷机的研究(第二部分:电声压缩机驱动的行波热声制冷机的实验研究)[J];低温与超导;2004年03期
4 韩飞,杨军,沙家正;Rijke热声不稳定性的有源控制[J];声学学报(中文版);1997年05期
5 钱达仁;新世纪的发动机——没有运动件的发动机热声斯特林发动机简介[J];能源技术;2000年01期
6 李青;热机的新发展——热声热机[J];世界科技研究与发展;2000年04期
7 张晓青,郭方中;开式循环热声原理研究[J];低温工程;2001年02期
8 李汉炎;热声热泵和制冷[J];太阳能;1998年03期
9 李汉炎;声和热声转换[J];太阳能;1998年01期
10 金滔,范理,王本仁,张淑仪;PZT驱动热声制冷的性能分析[J];压电与声光;2003年03期
11 涂虬,陈正军,张晓青,郭方中;热声理论的研究进展及其应用[J];真空与低温;2004年03期
12 邓晓辉,李青,杨光,姚伟,郭方中;热声谐振管的实验研究[J];应用声学;1998年02期
13 陈正军,郭方中;热声泵质[J];低温与超导;2000年02期
14 袁兆山,徐万斌,葛志煜;智能矿物包体热声测温系统[J];合肥工业大学学报(自然科学版);1996年03期
15 陶秀云;用于大功率声呐浮标的热声声源[J];声学与电子工程;1995年01期
16 余文峰,李青,罗运文,郭方中;TCPSA 系统的非等温网络模型[J];华中理工大学学报;1998年09期
17 徐珊姝,景晓东,孙晓峰;热声现象的一种非线性模型的研究[J];工程热物理学报;2005年03期
18 ;我国百瓦级行波热声发电机原理机问世[J];浙江电力;2007年02期
19 罗运文,董凯军,李青,郭方中;热声谐振管的实验研究[J];华中理工大学学报;2000年02期
20 戴巍,罗二仓;脉冲管制冷机系统Gedeon直流的损失评估[J];低温工程;2005年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王本仁;;双换能器法测定管内声阻抗[A];2004年全国物理声学会议论文集[C];2004年
2 曹卫华;陈国邦;包锐;汤珂;贾正中;;带声学放大器的驻波型热声发动机的模拟研究[A];制冷空调新技术进展——第四届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2006年
3 刘益才;;废热利用新途径—热声模块技术[A];2004全国能源与热工学术年会论文集(2)[C];2004年
4 孙大明;邱利民;;行波热声发动机驱动性能的试验研究[A];制冷空调新技术进展——第三届制冷空调新技术研讨会论文集[C];2005年
5 曾吕明;邢达;谷怀民;杨迪武;杨思华;向良忠;;基于多元线性阵列探测器的快速微波致热声层析成像[A];第十次中国生物物理学术大会论文摘要集[C];2006年
6 聂立铭;邢达;杨迪武;曾吕明;杨思华;向良忠;;利用多元线形阵列探测器的旋转扫描热声层析成像[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
7 范瑜晛;刘克;;二维谐振腔中的声流[A];中国声学学会2009年青年学术会议[CYCA’09]论文集[C];2009年
8 邢达;;生物组织的光声与微波热声成像技术[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(上册)[C];2007年
9 张鹏;王如竹;村上正秀;;低温传热中的热声振荡现象[A];第四届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2006年
10 ;2004全国物理声学会议论文集前言[A];2004年全国物理声学会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 张春萍;热声核特性参数实验研究及高频微型热声实验装置的研制[D];华中科技大学;2011年
2 李洪义;生物组织微波热声断层成像技术研究[D];第四军医大学;2004年
3 金滔;热声驱动器及其驱动的脉管制冷研究[D];浙江大学;2001年
4 韦静思;内燃机燃烧过程中热声耦合机理的研究[D];天津大学;2010年
5 冯和英;非线性声谐振腔特性及气体动理学BGK格式模拟[D];华中科技大学;2013年
6 王勇;格子Boltzmann方法在热声领域的应用及热声谐振管可视化实验研究[D];西安交通大学;2009年
7 邢双喜;微小型燃气轮机径向旋流预混燃烧特性研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于婷婷;高频热声振荡器及其阵列谐振腔特性[D];华中科技大学;2012年
2 赵益涛;行波热声发电系统输出特性及声学谐振器研究[D];浙江大学;2013年
3 王军;热声部件声特性的数值模拟研究[D];武汉工程大学;2011年
4 赵忠明;板叠式回热器段的介观研究[D];华中科技大学;2009年
5 石静蕾;热声压缩机的理论和实验研究[D];浙江大学;2002年
6 孔博;热声驱动的脉管制冷实验研究[D];浙江大学;2004年
7 孙大明;行波热声发动机的理论与实验研究[D];浙江大学;2003年
8 欧阳录春;扬声器驱动热声制冷机的理论和实验研究[D];浙江大学;2004年
9 王星晨;热声发电系统蓄电池负载能量转换优化策略研究[D];沈阳工业大学;2013年
10 段润泽;预混火焰热声不稳定性研究[D];河北工业大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 束洪福;制冷与低温技术领域的创新者[N];科技日报;2007年
2 张瑞平;联想外设:体育营销资源整合结硕果[N];光明日报;2005年
3 刘朝锋;宏观调控 房地产业暴利终结者?[N];证券日报;2005年
4 成向群;家电市场并未真正饱和[N];厂长经理日报;2002年
5 《金周刊》记者 张俊 曾志荣;萧灼基:第三只眼看房地产[N];江苏经济报;2004年
6 吴晓灵;联想营销整合进程加快[N];中国企业报;2004年
7 张雅萍;营销整合纵向精耕 借力奥运横向布局[N];国际商报;2004年
8 郭伟;千余个高新技术项目亮相石洽会[N];河北日报;2007年
9 胡赳赳;健康住宅拒绝脸谱化大合唱[N];华夏时报;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978