可用于空调系统的燃气驱动热声发动机实验研究

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制冷技术与空气调节对社会的进步起着举足轻重的作用。空调系统的普遍使用给人类的生产和生活带来改善的同时也导致了一系列问题的出现,其中最突出的则是空调系统的能耗问题。目前,空调系统大多采用高品位的电能进行驱动,消耗了大量电能,造成局部地区电力紧张,因此有必要探求其他的制冷方式和驱动方式。 热声热机利用热声效应实现热能与声能的转换。和传统的机械相比,热声热机具有无污染,结构简单,运行可靠和长寿命的优点。因此热声热机在空调制冷,电子元器件的冷却,天然气液化和石油伴生气的液化与分离等诸多领域均有广阔的应用前景。热声发动机可采用热能进行驱动,如太阳能、燃气燃烧来驱动热声发动机用于新型空调系统对于节约电能和缓解局部地区电力紧张有重大的意义。1994年,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、美国国家标准技术研究所和Cryenco公司联合开展了以燃烧一部分天然气驱动热声发动机驱动脉管制冷机产生制冷量的研究并取得了不俗的成绩。但是我国在这方面的研究尚未展开。正是在这样的背景下,本文展开了燃气驱动混合型热声发动机的实验研究,为热声发动机用于空调系统的研究做准备。 本文详细介绍了燃气驱动热声发动机用加热器的设计与校核过程。燃气燃烧加热器制作完成后装入原有混合型热声发动机,在采用燃气燃烧代替电能的首次实验中热声系统就成功起振。以氮气为工质,充气压力为1.2MPa时,发动机获得了1.29的最大压比,系统频率约为25Hz,所测得的最大声功为250W,通过添加橡胶膜抑制直流获得了1.34的压比。本文所做工作对于探索热声发动机在空调制冷和天然气液化等领域的工程应用具有一定理论和实际意义。
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