[發(fā)明專利]一種聲學(xué)共振型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410051741.2
• 申請(qǐng)日: 2014-02-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103808063A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅二倉(cāng);童歡;陳燕燕;戴巍;張麗敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所;中科力函（深圳）熱聲技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): F25B23/00
• 分類號(hào): F25B23/00
• 代理公司: 北京法思騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉

1.一種聲學(xué)共振型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)，其包括：

N個(gè)彈性膜（11）和N個(gè)通過(guò)諧振管（10）首尾相連并形成環(huán)形回路的熱聲單元，其中N為3～10的正整數(shù)，每個(gè)熱聲單元兩端體積流率的相位差為360°/N；

所述熱聲單元由依次串接的第一主室溫端換熱器（1）、第一回?zé)崞鳎?）、熱端換熱器（3）、第一熱緩沖管（4）、第二主室溫端換熱器（5）、第二回?zé)崞鳎?）、冷端換熱器（7）、第二熱緩沖管（8）和第二次室溫端換熱器（9）組成；

所述依次串接的第一主室溫端換熱器（1）、第一回?zé)崞鳎?）、熱端換熱器（3）、第一熱緩沖管（4）和第二主室溫端換熱器（5）構(gòu)成一個(gè)熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)；

所述依次串接的第二主室溫端換熱器（5）、第二回?zé)崞鳎?）、冷端換熱器（7）、第二熱緩沖管（8）和第二次室溫端換熱器（9）構(gòu)成一個(gè)脈管制冷機(jī)；

所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)與脈管制冷機(jī)共用一個(gè)第二主室溫端換熱器（5）；

所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)與所述熱聲制冷機(jī)統(tǒng)稱為熱聲轉(zhuǎn)換部件；所述諧振管（10）為管徑小于所述熱聲裝換部件的空管段，所述諧振管（10）起到連接相鄰兩個(gè)熱聲轉(zhuǎn)換部件的連接及相位調(diào)節(jié)作用；

對(duì)熱端換熱器（3）進(jìn)行加熱；通過(guò)水冷器對(duì)第一主室溫端換熱器（1）、第二主室溫?fù)Q熱器（5）及第二次室溫端換熱器（9）11進(jìn)行冷卻使分別維持在室溫范圍；

所述彈性膜（11）安裝在環(huán)形回路中對(duì)所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻的水冷器前的諧振管（10）上的任意位置處，以起到隔絕環(huán)形回路中的直流；當(dāng)熱端換熱器（3）與第一主室溫端換熱器（1）之間的溫度梯度達(dá)到臨界溫度后，整個(gè)聲學(xué)共振型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)起振；一個(gè)熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的第一回?zé)崞鳎?）內(nèi)部工作氣體與回?zé)崞鞴腆w間發(fā)生熱聲效應(yīng)，將輸入熱端換熱器（3）的熱量轉(zhuǎn)化為聲功，并沿著由第一主室溫端換熱器（1）至熱端換熱器（3）的溫度梯度方向輸出，同時(shí)向該熱聲單元的第一主室溫?fù)Q熱器（1）放熱，熱量由冷卻器中的冷卻水帶走；在每一脈管制冷機(jī)中，熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的聲功由第二主室溫?fù)Q熱器（5）輸入，同樣在第二回?zé)崞鳎?）中發(fā)生熱聲轉(zhuǎn)換，將冷端換熱器（7）的熱量泵送至第二主室溫?fù)Q熱器（5）處輸出，熱量由冷卻器中的冷卻水帶走，使得冷端換熱器（7）溫度降低以制冷；由第二次室溫?fù)Q熱器（9）流出的聲功在諧振管（10）中耗散，并對(duì)熱聲轉(zhuǎn)換部件的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，剩余的聲功通過(guò)諧振管（10）進(jìn)入下一熱聲單元中實(shí)現(xiàn)聲功的回收；如此循環(huán)，以使聲學(xué)共振型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)正常制冷工作。

2.按權(quán)利要求書1所述的聲學(xué)共振型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)與所述脈管制冷機(jī)的直徑為諧振管（10）直徑的10～25倍。

3.按權(quán)利要求書1所述的聲學(xué)共振型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述彈性膜（11）為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)膜或者射流裝置。

4.按權(quán)利要求書1所述的聲學(xué)共振型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述第二主室溫端換熱器（5）由二個(gè)室溫端換熱器組成；所述脈管制冷機(jī)連接在諧振管（10）的任意位置處。

5.按權(quán)利要求書1所述的聲學(xué)共振型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述聲學(xué)共振型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)中使用的工質(zhì)為氦氣、氫氣，氮?dú)饣蚱浠旌稀?/p>

6.按權(quán)利要求書1所述的聲學(xué)共振型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)所述第一熱端換熱器（3）進(jìn)行加熱的熱源為太陽(yáng)能熱源、高溫工業(yè)廢熱熱源或高溫工業(yè)煙氣熱源。