环路多级热驱动热泵制造技术

本实用新型专利技术涉及热声热机技术领域，提供一种环路多级热驱动热泵，包括至少三组热声转换模块，所述至少三组热声转换模块的每组热声转换模块通过第二谐振管首尾相连构成一个波长长度的回路；每组热声转换模块包括一热声发动机单元和一热声热泵单元；其中，在同一热声转换模块中，所述热声发动机单元连接在所述热声热泵单元的出口端。本实用新型专利技术改变常规的设计思路，在同一热声转换模块中，热声发动机单元连接在热声热泵单元的出口端，能够实现热声发动机单元与热声热泵单元之间的高效耦合，同时减少热声热泵单元内的声功损耗，以提高系统效率。率。率。

Loop multistage heat pump

【技术实现步骤摘要】
环路多级热驱动热泵


[0001]本技术涉及热声热机
，尤其涉及一种环路多级热驱动热泵。

技术介绍

[0002]热声发动机是利用热声效应，实现热能到声能转化从而实现声功输出的声波发生器；热声热泵则是将声波形式的机械能转化为热能，实现泵热或者制冷的装置。环路多级热驱动热泵可以利用热能获得制冷或者将低品位的热能进行提升。
[0003]现有技术中环路多级热驱动热泵结构，主要由四个单元组成，每个单元均包括热声发动机、热声热泵和谐振管。
[0004]由于热声发动机是产生声功的部件，热声热泵是消耗声功的部件，因此，常规思维是在同一个单元内将热声热泵连接在热声发动机的后面，以使热声发动机产生的声功进入到热声热泵被其消耗。
[0005]但是现有技术中的这种布置方式存在以下缺陷：
[0006]1)热声发动机的高温换热器与热声热泵的中温换热器之间的温差较大，为此，需要延长连接在高温换热器和中温换热器之间的热缓冲管的长度，长度增加的热缓冲管不利于热声发动机和热声热泵获得理想的声场条件；
[0007]2)谐振管与热声热泵的热缓冲管相接处存在突变截面，有大量的声功会转化为热能被热声热泵的低温换热器吸收，当环路多级热驱动热泵作为制冷机使用时，容易造成冷量的损失。
[0008]3)在现有环路多级热驱动热泵的谐振管若连接负载，热声发动机产生的声功将流经热声热泵后才会进入负载，从而造成较大的能量损失，系统运行效率低。

技术实现思路

[0009]本技术提供一种环路多级热驱动热泵，用以解决现有技术中上述至少一项技术缺陷，实现热声发动机单元与热声热泵单元之间的高效耦合，提高系统效率，同时减少热声热泵单元内的声功损耗。
[0010]为了实现上述目的，本技术提供一种环路多级热驱动热泵，包括：
[0011]至少三组热声转换模块，所述至少三组热声转换模块的每组热声转换模块通过第二谐振管首尾相连构成一个波长长度的回路；
[0012]每组热声转换模块包括一热声发动机单元和一热声热泵单元；
[0013]其中，在同一热声转换模块中，所述热声发动机单元连接在所述热声热泵单元的出口端。
[0014]根据本技术提供的环路多级热驱动热泵，所述热声发动机单元包括依次相连的第一热缓冲管、高温换热器、第一回热器和第一中温换热器；
[0015]所述热声热泵单元包括依次相连的第二热缓冲管、低温换热器、第二回热器和第二中温换热器；
[0016]其中，所述第二热缓冲管与所述第一中温换热器相连；所述第一热缓冲管与所述第二谐振管连接。
[0017]根据本技术提供的环路多级热驱动热泵，所述热声热泵单元包括依次相连的弹性膜片组件、低温换热器、第二回热器和第二中温换热器；
[0018]其中，所述弹性膜片组件与所述第一中温换热器相连。
[0019]根据本技术提供的环路多级热驱动热泵，所述第二谐振管上设置有负载。
[0020]根据本技术提供的环路多级热驱动热泵，所述环路多级热驱动热泵中的热声转换模块包括三组、四组、五组或六组。
[0021]根据本技术提供的环路多级热驱动热泵，所述环路多级热驱动热泵使用的工质为氦气、氢气、氮气或其组合。
[0022]为了实现上述目的，本技术提供的环路多级热驱动热泵，包括：
[0023]至少三组热声转换模块，所述至少三组热声转换模块的每组热声转换模块通过第二谐振管首尾相连构成一个波长长度的回路；
[0024]每组热声转换模块包括依次相连的高温换热器、第一回热器、低温换热器、第二回热器和第二中温换热器。
[0025]根据本技术提供的环路多级热驱动热泵，所述第二谐振管上设置有负载。
[0026]根据本技术提供的环路多级热驱动热泵，所述环路多级热驱动热泵中的热声转换模块包括三组、四组、五组或六组。
[0027]根据本技术提供的环路多级热驱动热泵，所述环路多级热驱动热泵使用的工质为氦气、氢气、氮气或其组合。
[0028]本技术提供的环路多级热驱动热泵，改变常规的设计思路，在同一热声转换模块中，热声发动机单元连接在热声热泵单元的出口端，能够实现热声发动机单元与热声热泵单元之间的高效耦合，提高系统效率，同时减少热声热泵单元内的声功损耗。
[0029]具体的，本技术中热声发动机单元产生的声功只经过第二谐振管消耗少量声功，相比现有技术中的环路多级热驱动热泵，该结构传输过程中，能够有效减少声功损耗。
[0030]其次，第二热缓冲管的两端分别连接的是第一中温换热器和低温换热器，第一中温换热器作为热声发动机的冷端，温度基本区域环境温度，低温换热器的温度与第一中温换热器的温度相差较小，因此第二热缓冲管两端的温度差较小，无需设置过长的第二热缓冲管来交互换热，且长度较短的第二热缓冲管能够减少其死容积对系统的影响，更有利于获得理想的声场条件，以提高系统的效率。
[0031]再者，第一热缓冲管一端连接在高温换热器上，另一端连接在第二谐振管上，第二谐振管与第一热缓冲管的交接处虽然会因为突变截面产生一定的声功损耗，使声功耗散成热量，但是因为第一热缓冲管紧邻高温换热器设置，因此耗散的声功不会产生额外的负面影响，反而还会减少系统所需输入的加热量，以提升系统性能。
[0032]最后，如果在本技术提供的环路多级热驱动热泵连接负载，热声发动机单元产生的声功可以优选进入负载中，剩余的声功再通过第二谐振管进入到热声热泵单元中，相比现有技术，该设计可以有效减少声功流经热声热泵单元产生的损失，进而提升冷电调节的灵活性。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1是现有技术的结构示意图；
[0035]图2是本技术提供的环路多级热驱动热泵的结构示意图之一；
[0036]图3是本技术提供的环路多级热驱动热泵的结构示意图之二；
[0037]图4是本技术提供的环路多级热驱动热泵的结构示意图之三；
[0038]图5是本技术提供的环路多级热驱动热泵的结构示意图之四；
[0039]图6是本技术提供的环路多级热驱动热泵的结构示意图之五；
[0040]图7是本技术提供的环路多级热驱动热泵的结构示意图之六。
[0041]附图标记：
[0042]101、发动机中温换热器；102、发动机回热器；103、发动机高温换热器；104、发动机热缓冲管；105、第一谐振管；106、热泵中温换热器；107、热泵回热器；108、热泵低温换热器；109、热泵热缓冲管；
[0043]1、热声发动机单元；11、第一热缓冲管；12、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环路多级热驱动热泵，其特征在于，包括：至少三组热声转换模块，所述至少三组热声转换模块的每组热声转换模块通过第二谐振管首尾相连构成一个波长长度的回路；每组热声转换模块包括一热声发动机单元和一热声热泵单元；其中，在同一热声转换模块中，所述热声发动机单元连接在所述热声热泵单元的出口端。2.根据权利要求1所述的环路多级热驱动热泵，其特征在于，所述热声发动机单元包括依次相连的第一热缓冲管、高温换热器、第一回热器和第一中温换热器；所述热声热泵单元包括依次相连的第二热缓冲管、低温换热器、第二回热器和第二中温换热器；其中，所述第二热缓冲管与所述第一中温换热器相连；所述第一热缓冲管与所述第二谐振管连接。3.根据权利要求2所述的环路多级热驱动热泵，其特征在于，所述热声热泵单元包括依次相连的弹性膜片组件、低温换热器、第二回热器和第二中温换热器；其中，所述弹性膜片组件与所述第一中温换热器相连。4.根据权利要求1至3任一项所述的环路多级热驱动热泵，其特征在于，所述第二谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡剑英，张丽敏，孙岩雷，罗二仓，陈燕燕，吴张华，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：新型
国别省市：