一种双作用热驱动行波热声制冷系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双作用热驱动行波热声制冷系统，具有至少三个基本单元，每个基本单元包括热声发动机、热声制冷机和谐振装置，热声发动机和热声制冷机包括依次连通的主换热器、回热器、非常温换热器、热缓冲管和次换热器；谐振装置包括封闭的壳体，壳体中设置有往复运动的活动部件，活动部件将所述壳体分隔出至少两个内腔；每个热声发动机和热声制冷机的主换热器和次换热器分别与不同壳体的内腔连通，形成气体工质流动的双环路结构。通过加热热声发动机的非常温换热器产生声功，在热声发动机和热声制冷机内发生热声能量转换，能够实现输入热量就可产生制冷效应，该系统能应用在热能丰富而电能匮乏的区域，适用范围更加广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及能源动力以及低温制冷技术，尤其是涉及一种采用热声发动机驱动的双作用热驱动行波热声制冷系统。
技术介绍
声波在气体中传播时，会使传播介质气体产生压力、位移和温度的波动。当该气体与固定边界相作用时，会引发声波能量与热能之间的转换，这就是热声效应。热声系统就是利用热声效应原理设计的一种能量转换系统，可以将热能转化为声波能量，或者将声波能量转换成热能，热声系统包括热声发动机和热声制冷机，其中，热声发动机主要包括行波热声发动机和斯特林发动机，热声制冷机主要包括行波热声制冷机、 脉冲管制冷机和斯特林制冷机。在上述热声系统中,热声发动机和制冷机,是以空气、氦气或氮气等惰性气体作为工作介质，具有高效、安全、使用寿命长的优点，因此获得了人们的广泛关注。目前采用热声发动机发电，以及采用热声制冷机实现低温制冷已经取得成功。参考图1，图I为现有的行波热声制冷系统的结构示意图。如图I所示,该行波热声制冷系统包括三个基本单元,每个基本单元包括直线电机Ia和热声转换装置2a。直线电机Ia包括气缸11a、活塞12a、活塞杆13a、电机外壳14a、静子15a、动子16a和板簧17a。静子15a与电机外壳14a的内壁固定连接，动子16a与静子15a间隙配合，活塞杆13a与动子16a固定连接，活塞杆13a与板簧17a固定连接，直线电机Ia工作时，动子16a通过活塞杆13a带动活塞12a在气缸Ila内作直线往复运动。热声转换装置2a包括依次连通的主换热器21a、回热器22a和非常温换热器23a。主换热器21a与一个直线电机Ia的气缸内腔，即压缩腔18a连通，非常温换热器23a与另一个直线电机Ia的气缸内腔，即膨胀腔19a连通,各热声转换装置2a与各直线电机Ia顺序相连，这样，该热声制冷机就组成了一个工质流动的环路。该行波热声制冷系统工作时，接通直线电机Ia的电源，动子16a带动活塞12a在气缸Ila内往复运动，压缩腔18a内的气体工质体积改变，产生声波能量进入主换热器21a，通过回热器22a，在回热器内声波能量被消耗掉大部分，产生制冷效应，使非常温换热器降温，剩余声波能量再从非常温换热器23a出来，反馈给另一个直线电机Ia的膨胀腔19a，再传递给第二台直线电机Ia的活塞12a。在进行本专利技术的研究过程中，专利技术人发现如下技术缺陷该行波热声制冷系统是通过直线电机Ia将电功转换为声功，再通过热声转换装置2a实现热声能量的转换，产生制冷效应。然而，在电能缺乏而热能丰富的地区，例如在太阳能比较充足而供电不便、电力匮乏的地区，现有的行波热声制冷系统的应用就会受到很大的限制，甚至无法应用。并且，在该行波热声制冷系统工作时，由于与回热器22a连通的非常温换热器23a出来的气体工质的温度相对较低，反馈到膨胀腔19a的气体工质的温度较低，因此，气缸Ila和活塞12a工作在温度较低的环境下，对活塞12a的加工制造提出了很高的要求，因而会增加该行波热声制冷系统的生产制造成本，并且会减少直线电机Ia的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种双作用热驱动行波热声制冷系统，用以解决现有技术中的缺陷，能够实现用热源作为驱动获得制冷效应，提高行波热声制冷系统的应用范围，并且降低生产成本，提高使用寿命。本专利技术提供了一种双作用热声驱动行波制冷系统，具有至少三个基本单元，每个所述基本单元包括热声发动机、热声制冷机和谐振装置，所述热声发动机和所述热声制冷机包括依次连通的主换热器、回热器、非常温换热器、热缓冲管和次换热器；所述谐振装置包括封闭的壳体，所述壳体中设置有往复运动的活动部件，所述活 动部件将所述壳体分隔出至少两个内腔； 每个所述热声发动机和所述热声制冷机的主换热器和次换热器分别与不同壳体的内腔连通，形成气体工质流动的双环路结构。本专利技术还提供了一种双作用热驱动行波热声制冷系统，具有至少三个基本单元，每个所述基本单元包括热声发动机、热声制冷机和谐振装置，所述热声发动机和所述热声制冷机包括依次连通的主换热器、回热器、第二换热器、热缓冲管和次换热器；所述谐振装置包括封闭的壳体，所述壳体中设置有往复运动的活动部件，所述活动部件将所述壳体分隔出至少两个内腔；每个所述基本单元中的热声发动机的主换热器或次换热器与热声制冷机的次换热器或主换热器连通，每个所述基本单元中的热声发动机和热声制冷机的另外两端分别与不同壳体的内腔连通，形成气体工质流动的单环路结构。本专利技术提供的双作用热驱动行波热声制冷系统，具有至少三个基本单元，每个所述基本单元包括热声发动机、热声制冷机和谐振装置，所述热声发动机和所述热声制冷机包括依次连通的主换热器、回热器、非常温换热器、热缓冲管和次换热器；采用热声发动机驱动热声制冷机，通过加热热声发动机的非常温换热器产生声功，在热声发动机和热声制冷机内发生热声能量转换，能够实现输入热量就可产生制冷效应，与现有技术相比，本专利技术提供的双作用热驱动行波热声制冷系统能应用在热能丰富而电能匮乏的区域，适用范围更加广泛。并且，由于热声发动机和热声制冷机具有热缓冲管和次换热器，使得反馈至另一个谐振装置内的气体工质的温度接近于室温，因而可以保证谐振装置工作在室温环境下，从而减少谐振装置的生产制造成本，提高使用寿命。附图说明图I为现有的行波热声制冷系统的结构示意图；图2为本专利技术第一实施例提供的双作用热驱动行波热声制冷系统的结构示意图。图3为本专利技术第二实施例提供的双作用热驱动行波热声制冷系统的结构示意图；图4为本专利技术第三实施例提供的双作用热驱动行波热声制冷系统的结构示意图5为本专利技术第四实施例提供的双作用热驱动行波热声制冷系统的结构示意图；图6为本专利技术第五实施例提供的双作用热驱动行波热声制冷系统的结构示意图；图7为本专利技术第六实施例提供的双作用热驱动行波热声制冷系统的结构示意图；图8为本专利技术第七实施例提供的双作用热驱动行波热声制冷系统的结构示意图；图9为本专利技术第八实施例提供的双作用热驱动行波热声制冷系统的结构示意图。附图标记I-热声发动机11-第一主换热器12-第一回热器13-第一非常温换热器 14-第一热缓冲管、15-第一次换热器2-热声制冷机 21-第二主换热器22-第二回热器23-第二非常温换热器24-第二热缓冲管25-第二次换热器 3_谐振装置31-气缸32-活塞33-膨胀腔331-第一膨胀腔332-第二膨胀腔 34-压缩腔35-U型管36-U型液柱37-缓冲腔具体实施例方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种双作用热驱动行波热声制冷系统，具有至少三个基本单元，每个所述基本单元包括热声发动机、热声制冷机和谐振装置，所述热声发动机和所述热声制冷机包括依次连通的主换热器、回热器、非常温换热器、热缓冲管和次换热器；所述谐振装置包括封闭的壳体，所述壳体中设置有往复运动的活动部件，所述活动部件将所述壳体分隔出至少两个内腔；每个所述热声发动机和所述热声制冷机的主换热器和次换热器分别与不同壳体的内腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双作用热驱动行波热声制冷系统，其特征在于，具有至少三个基本单元，每个所述基本单元包括热声发动机、热声制冷机和谐振装置，所述热声发动机和所述热声制冷机包括依次连通的主换热器、回热器、非常温换热器、热缓冲管和次换热器；所述谐振装置包括封闭的壳体，所述壳体中设置有往复运动的活动部件，所述活动部件将所述壳体分隔出至少两个内腔；每个所述热声发动机和所述热声制冷机的主换热器和次换热器分别与不同壳体的内腔连通，形成气体工质流动的双环路结构。

【技术特征摘要】
2011.04.01 CN 201110082320.21.一种双作用热驱动行波热声制冷系统，其特征在于，具有至少三个基本单元，每个所述基本单元包括热声发动机、热声制冷机和谐振装置，所述热声发动机和所述热声制冷机包括依次连通的主换热器、回热器、非常温换热器、热缓冲管和次换热器； 所述谐振装置包括封闭的壳体，所述壳体中设置有往复运动的活动部件，所述活动部件将所述壳体分隔出至少两个内腔； 每个所述热声发动机和所述热声制冷机的主换热器和次换热器分别与不同壳体的内腔连通，形成气体工质流动的双环路结构。2.根据权利要求I所述的双作用热驱动行波热声制冷 系统，其特征在于所述壳体和所述运动部件为圆筒形结构的气缸和圆柱体结构的活塞，所述内腔的数量为两个，所述内腔形成在所述活塞的两侧。3.根据权利要求I所述的双作用热驱动行波热声制冷系统，其特征在于所述壳体为U型管结构，所述活动部件为所述壳体内的U型液柱；所述内腔的数量为两个，所述内腔形成在所述U型液柱的两端。4.根据权利要求I所述的双作用热驱动行波热声制冷系统，其特征在于所述壳体和所述活动部件具体为形状相互匹配的阶梯结构的气缸和活塞；所述内腔形成在所述活塞阶梯侧的各阶梯层处以及所述活塞的平面侧。5.根据权利要求4所述的热声制冷系统，其特征在于所述阶梯结构为二级阶梯结构或三级阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗二仓，胡剑英，吴张华，余国瑶，李海冰，
申请(专利权)人：中科力函深圳热声技术有限公司，
类型：发明
国别省市：