[實(shí)用新型]基于振蕩流熱管的熱聲制冷裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820173691.5
• 申請(qǐng)日: 2008-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201285193Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李選友;史勇春;高玲;柴本銀;原成澤;劉登瀛;蔣斌;董憲華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東天力干燥設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): F25B23/00
• 分類號(hào): F25B23/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 張 勇

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于振蕩流熱管的熱聲制冷裝置。

背景技術(shù)

對(duì)熱聲制冷裝置而言，板疊是其核心部件，熱聲制冷效應(yīng)就發(fā)生在板疊當(dāng)中。在板疊的冷熱端分別放置高低溫?fù)Q熱器，用來(lái)進(jìn)行熱交換。發(fā)生器主要功能是維持共振腔中的駐波。在聲波作用下，氣體在板疊中振蕩，周期性的壓縮和膨脹。在聲波的壓縮和膨脹作用下，一個(gè)沿板疊軸向的平均溫度梯度形成，同時(shí)假設(shè)氣體為非粘性理想氣體，對(duì)進(jìn)行聲振動(dòng)的介質(zhì)，若在其最稠密的時(shí)候向其提供能量，而在其稀疏時(shí)從其中吸取能量，聲振動(dòng)就會(huì)得到加強(qiáng)(熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槁暷?。反之，若在最稠密的時(shí)候從中吸取能量，而在最稀疏時(shí)向其提供能量，聲振動(dòng)就會(huì)得到衰減(聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。冷熱端換熱器是熱聲驅(qū)動(dòng)器的重要組成部件，它與加熱器共同幫助板疊建立溫度梯度，從而為熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生并維持聲振蕩創(chuàng)造必要條件。目前熱聲制冷裝置中目前普遍采用水換熱器，由swift的研究工作以及湯珂博士論文中相關(guān)模擬計(jì)算結(jié)果可知，在不導(dǎo)致?lián)Q熱性能嚴(yán)重惡化的情況下，適當(dāng)?shù)乜s短水冷卻器的長(zhǎng)度可減小水冷卻器中由于粘滯和熱馳豫作用導(dǎo)致的聲功率損失，從而強(qiáng)化熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)中的聲振動(dòng)，增大輸出壓力波的振幅和壓比。由此可見(jiàn)，換熱器的性能對(duì)熱機(jī)的性能具有很大的影響。然而，目前熱機(jī)中普通采用的水冷等形式的換熱器的換熱效率不高，造成整體制冷效率偏低，因此尋求一種換熱效率較高的換熱器顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述不足，提供一種采用振蕩流熱管換熱器取代熱聲制冷裝置中目前普遍采用的水換熱器，使其具有更高的換熱效率，從而可提高其整體制冷效率的基于振蕩流熱管的熱聲制冷裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為：

一種基于振蕩流熱管的熱聲制冷裝置，它包括一個(gè)共振腔，在共振腔內(nèi)設(shè)有冷端換熱裝置和熱端換熱裝置，兩換熱裝置間設(shè)有板疊，所述冷、熱端換熱裝置分別為一組振蕩流熱管。

所述共振腔內(nèi)充滿氣體介質(zhì)。

所述振蕩流熱管為抽真空后注入工質(zhì)的蛇形細(xì)管。

所述工質(zhì)為水或乙醇或丙酮。

所述板疊為平行板疊。

所述振蕩流熱管與共振腔正交放置。

本實(shí)用新型的基于振蕩流熱管的熱聲制冷裝置，它包括充滿氣體的共振腔、放置在共振腔中的平行板疊、冷熱端換熱裝置及聲波發(fā)生器，冷熱端換熱裝置采用振蕩流熱管來(lái)實(shí)現(xiàn)高效換熱。振蕩流熱管為蛇形的細(xì)管，抽真空后注入工質(zhì)。蛇形細(xì)管采用銅管等金屬管，內(nèi)徑為1～5mm，管內(nèi)工作介質(zhì)為水、乙醇、丙酮等，管內(nèi)真空度為1×10^-1～1×10^-2，充液率為40％～70％。振蕩流熱管替代熱聲制冷裝置中的常規(guī)換熱器，將熱管彎制成一定的形狀，置于共振腔中。

振蕩流熱管(Oscillating?Heat?Pipe，OHP)又稱脈動(dòng)熱管(Pulsating?Heat?Pipe，PHP)、彎曲毛細(xì)管熱管、自激振蕩流熱管等，是由日本學(xué)者Akachi首先于九十年代初提出的，它是把金屬毛細(xì)管彎曲成蛇形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部無(wú)需任何毛細(xì)吸液芯。振蕩熱管的工作原理：在一封閉的蛇形回路毛細(xì)管路中，充有一定量的工作介質(zhì)，該介質(zhì)在表面張力及冷熱端溫差的作用下形成汽液塞狀流隨機(jī)地出現(xiàn)在蛇形回路中，通過(guò)相變(蒸發(fā)和冷凝)和汽液振蕩實(shí)現(xiàn)熱量傳遞。

本實(shí)用新型的熱管管束與共振腔正交放置，毛細(xì)管可以任意彎曲，根據(jù)實(shí)際空間可以將熱管做成各種不同的形狀。

本實(shí)用新型所提供的技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

采用振蕩流熱管換熱器，具有更高的換熱效率，從而可提高其整體制冷效率。振蕩流熱管換熱器本身具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，運(yùn)行可靠，可以隨意彎曲，啟動(dòng)迅速等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的換熱裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，基本無(wú)運(yùn)動(dòng)部件；工質(zhì)為惰性氣體，不對(duì)環(huán)境造成污染。本發(fā)明的實(shí)施可有效地提高熱聲制冷的效率，具有極大的推廣價(jià)值，可有效地推動(dòng)電子元器件冷卻技術(shù)的發(fā)展，提高其性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2振蕩流熱管結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1.聲波發(fā)生器，2.熱端換熱裝置，3.板疊，4.冷端換熱裝置，5.共振腔，6.振蕩流熱管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1中，本實(shí)用新型包括充滿氣體的共振腔5、放置在共振腔5中的平行板疊3、熱端換熱裝置2、冷端換熱裝置4及聲波發(fā)生器1組成。