热声制冷技术文献综述.docx
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1、 热声制冷技术文献综述摘要:随着化石能源的枯竭和人类对全球性环境问题的关注,人们对节能技术越来越重视,制冷行业也不例外。而热声制冷以其环保、可靠等优点已成为当前研究的热门。本文将向大家介绍热声制冷原理及其发展趋势。Pick to:As the fossil energy depletion and human attention to global environmental problems, people pay more and more attention to energy saving technology, refrigeration industry is no excepti
2、on. The thermoacoustic refrigeration with its advantages of environmental protection, reliable has become a current research hot. This article will introduce the principle of thermoacoustic refrigeration and its development trend.关键字:热声制冷原理 热声制冷机 发展现状及趋势1.前言空气调节是指用人工手段,对建筑/构筑物内环境空气的温度、湿度、洁净度、速度等参数进行
3、调节和控制的过程。特别的,工程技术上的人工制冷空调,就是指利用一定的装置,消耗一定的能源,强制地使某一对象的温度低于周围环境介质的温度,并维持这个低温的过程。传统空调制冷是当空调器通电后,制冷系统内制冷剂的低压蒸汽被压缩机吸入并压缩为高压蒸汽后排至冷凝器。同时轴流风扇吸入的室外空气流经冷凝器,带走制冷剂放出的热量,使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过过滤器、节流机构后喷入蒸发器,并在相应的低压下蒸发,吸取周围的热量。同时贯流风扇使空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换,并将放热后变冷的空气送向室内。这样室内空气不断循环流动,达到降低温度的目的。但传统空调制冷时使用的制冷剂却容易对环境产生
4、污染,如臭名昭著的臭氧层破坏元凶-氟利昂。而热声制冷是一种利用热声效应的新型制冷技术,具有许多传统制冷方法无法比拟的优势,表现在:采用氦气、氮气或者空气等惰性气体作为工作介质,是真正意义上的环保制冷技术;热驱动的热声制冷机基本没有机械运动部件,具有高度的可靠性;热声制冷几乎可以覆盖现有制冷方式的所有制冷温区,从冰箱、空调普冷直到液氦温区的制冷均可能采用同一种制冷方式来完成,这是其它传统制冷技术所不能完成的;新型热声制冷还具有实现高效率的潜力,近期研究表明行波热声制冷所进行的声学斯特林循环具有与卡诺循环相同效率的潜力。由于热声技术具有以上环保、可靠和适应性广的突出优势以及可实现高效率的潜力,因此
5、,其研究受到了国内外相关行业的高度重视,已成为业内的研究热点和竞争焦点。 2.热声制冷原理热声效应其实就是热与声之间相互转换的现象。从声学角度来看,它是由于处于声场中的固体介质与振荡的流体之间相互作用,使得距固体壁面一定范围内在声传播方向产生一个时均热流,并在这个区域内产生或者吸收声功的现象。它可以简单描述成声波稠密时引进热量,当声波稀疏时放出热量,声波得以加强,而反之则声波减弱。从热学的角度来看,由于热声系统中总存在高温端和低温端,这样声场流体中将存在一个纵向温度梯度,因此,热声系统中除了声压引起的气体温度变化外,还存在温度梯度引起的沿程温度变化。正是由于这个纵向温度梯度的存在,使得声功可能
6、产生也可能被消耗用于泵热。在高温度梯度区(实际温度梯度大于声功产生临界温度梯度),工作介质吸收由高温端传来的纵向热流的一部分,将其转化为声功,用于克服声介质的不可逆功耗散,同时也使纵向声功流增强;在低温度梯度区(实际温度梯度小于泵热临界温度梯度),工作介质除了由于不可逆性耗散一部分声功外,还消耗一部分声功使热流由低温端泵向高温端;在介于这两个温度梯度区之间的中间温度梯度区,工作介质消耗声功产生热流,热流由高温端流向低温端。因此,制冷机应工作在低温度梯度区。3.热声制冷机热声制冷机是在斯特林循环基础上发展起来的新型制冷机,它集结构简单、可靠性高、工作寿命长、无(或少)运动部件、无环境污染、工作温
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