【摘 要】
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热声技术是一种新型环保可靠的能量转换技术,可实现热能与声能的相互转换,热声制冷技术已经在一些领域展现出应用潜力。尽管如此,在商用效率上还有待进一步改善。除了优化热声制冷机结构和性能外,寻找创新的应用方式也是推进热声制冷技术商用化的重要途径。因此,针对热声制冷机的输热问题展开如下数值研究。 (1)针对驻波制冷机模型,提出了驻波热声热机的散热工作模式,利用DeltaEC软件模拟分析了制冷与散热两种工
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热声技术是一种新型环保可靠的能量转换技术,可实现热能与声能的相互转换,热声制冷技术已经在一些领域展现出应用潜力。尽管如此,在商用效率上还有待进一步改善。除了优化热声制冷机结构和性能外,寻找创新的应用方式也是推进热声制冷技术商用化的重要途径。因此,针对热声制冷机的输热问题展开如下数值研究。
(1)针对驻波制冷机模型,提出了驻波热声热机的散热工作模式,利用DeltaEC软件模拟分析了制冷与散热两种工作模式的输热特性及沿板叠的温度分布。研究表明:散热模式下的热流方向同制冷模式相同,并且在散热模式下可获得更大的输热量,该模式下,温差与输热能力相关,温差越高,输热能力越强;随着热负荷温度变化,温度分布出现先增大再减小的趋势;散热模式与制冷模式下导热方向不同,且相比输热量,其导热量几乎可以忽略。
(2)为改善驻波制冷机回热器的性能,针对回热器的七种分层方式分析了驻波制冷机的声场分布、热流分布、相位差分布、最低制冷温度及制冷量与COP的特性规律。研究表明:随着制冷温度的降低,通过回热器的分层相应增大回热器的孔隙率,有利于改善流动损失,有效降低制冷温度,提高制冷效率。并通过研制的驻波制冷机实验台验证了作为制冷机性能计算基础的内部声场分布,回热器的分层可以为热声制冷机性能的优化提供一种有效的手段。
(3)针对行波环形热声热机驱动制冷机的模型,模拟分析了制冷及散热模式下的输热特性。结果表明:在制冷模式下,随着制冷热负荷温度越高,输热量、热机单元平均热效率与制冷机单元的COP均持续增加;在散热模式下,输热量持续增加,声功率消耗逐渐减少,在消耗更少声功率时,获得更大的输热量;在散热热负荷温度增加的过程中,制冷机单元工作模式向发动机工作模式发生转变。
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