Compact standing wave thermoacoustic generator for power conversion applications

In the past decade, a variety of thermoacoustic engines (TAEs) were devised to convert thermal energy to acoustic power. In this paper, we optimized the design of a standing wave thermoacoustic generator that can provide high intensity acoustic pressure and convert it into electrical power output using a low cost alternator. Three prototypes of standing wave thermoacoustic generator (TAG) were designed to optimize the overall efficiency. The first prototype of standing wave TAG could produce an acoustic pressure of 0.9 kPa (153 dB) with an input thermal power of 210 W. Further, the maximum heat to electrical conversion efficiency was 0.045% with an input thermal power of 250 W. However, the performance of this system was not fully optimized. The performance of TAE depends upon various parameters including stack position, stack length and resonator length. Hence, a new second prototype of tunable TAG was developed to tune these critical parameters in order to improve the overall efficiency. A compact third prototype of TAG was successfully built with optimized parameters and has been tested. In the improved design, high intensity acoustic pressure of 2.9 kPa (163.5 dB) was observed for the same 210 W input thermal power. The maximum heat to electrical energy conversion efficiency was 0.084% with an input of 250 W which is 87% higher as compared to the first prototype. The major reason for the lower conversion efficiency is due to the low efficiency of the alternator. In future, high efficiency alternator designs can be employed along with careful impedance matching to obtain higher conversion efficiencies. The results described in this paper demonstrate the potential of developing compact portable acoustic power and electricity generators for decentralized power applications.     

驻波热声冷却机的研究

与压缩机制冷相比,热声制冷结构简单、可靠性高和使用寿命长。本文在正常室温(20℃)和室压(1个大气压)的工作环境下以空气为声学介质来探讨热声制冷机的设计及热声制冷效果的影响因素,并制作样机进行实验研究。研究发现:板叠长度和中心位置对热声转换效率影响较大,其数值需要理论与实验相结合来确定;以空气为声学工质,在正常室温、室压下的热声制冷机,用50W的供电驱动、90 Hz工作时可实现冷热端37℃的温差。     

脉冲管制冷机调相机构的研究 第三部分 惯性管调相能力的研究

惯性管作为脉冲管制冷机的主要调相机构,可以为制冷机获得合适的相位关系。但是有的制冷机仅仅使用惯性管作为调相机构,有的同时还采用双向进气作为调相机构,这引起了人们对二者使用的混乱认识。为了深入了解惯性管在脉冲管制冷机中的调相作用,对惯性管的调相能力进行了研究,发现惯性管并不能为所有的脉冲管制冷机实现所需的阻抗,因此双向进气模式在有的制冷机中仍然能够发挥积极的作用。     

新型热声发动机(制冷机)的研究与探索

文中通过分析热声系统的边界条件 ,以及热声系统中工质的声速对整个系统共振频率的影响 ,提出了两套降低系统共振频率 ,减小系统尺寸的方案 ,从而就理论上解决了这一热声领域的难题 ,为热声机的小型化、实用化提供了坚实的理论基础。该理论的计算结果与现有的实验结果相当吻合。     

液相斯特林机工质的热力学与热物理性质的计算

介绍了液相斯特林机用液相工质的性质。并以工质 RC31 8作为算例 ,介绍了液相工质的热力学性质和热物理性质的数值计算 ,计算结果与已有的实验结果吻合较好。该文也将是研究和开发低品位热源液相热声热机的重要参考。     

频率对热声制冷机影响的研究

分析和研究了频率对热声制冷机声压、温差和声功的影响 ;使用网络模型计算的结果与实验结果相吻合 ;该研究也是对网络模拟和声功测量方法的验证。     

工作压力对热声驱动阻容负载性能影响的实验研究

进行了热声发动机驱动阻容负载的实验研究;讨论了工作压力对热声驱动阻容负载性能的影响。随着平均工作压力的增大,负载入口处压力振幅和输出的声功率都明显增大,同时板叠热端温度有较大幅度下降,有利于低品位热源的利用和提高系统相对卡诺效率。     

低于氮临界点温度工作的热声驱动脉管制冷机研究

采用热声发动机驱动的脉管制冷系统,消除了系统中的机械运动部件,具有结构简单、运行可靠和环境友好等优点。文中基于Regen 3.2软件,设计并制作了一台采用热声驱动的单级脉管制冷机。该制冷机采用双向进气结构,脉管和回热器为U型布置。初步实验研究中,以氮气为工质,该脉管制冷机获得了117.5K的最低制冷温度,低于氦的临界点温度126.19K;以氦气为工质,目前获得了83.5K的最低制冷温度。     

热声发动机接入声学放大器的模拟研究

对带声学放大器的驻波型热声发动机进行了数值模拟。得出了系统频率、压比等参数随声学放大器尺寸的变化关系。     

高效室温行波热声制冷机的研究(第二部分:电声压缩机驱动的行波热声制冷机的实验研究)

热声制冷机是利用热声效应将声能转化为热能的新型制冷装置 ,以其环保性及高可靠性等优点吸引着起来越多的科研者。该文研究对象为电声压缩机驱动的室温行波热声制冷机。首先介绍了制冷机的工作原理、设计及加工 ;实验系统建立后 ,改装曲柄 -连杆活塞压缩机 ,使之提供变频的波动压力作为该制冷机的驱动源。初步实验在充气压力 2 .0 MPa、氦气为工质的工况下 ,获得 2 6 4 K的制冷温度