论文部分内容阅读
热声发动机是将热能转化为声能的装置,它结构简单,没有运动部件,运行可靠,寿命长,无污染,且可利用太阳能、废热等低品位能源为动力,因此在制冷、发电、低温废热利用等方面都有广阔的应用前景。热声技术被看作是21世纪很有前途的“绿色技术”。行波热声发动机具有比驻波热声发动机更低的起振温度、更高的热功转化效率,从而引起国内外同行的普遍关注。
本文简要介绍热声发动机的研究背景和意义,回顾了相关的发展历史和研究现状,并对热声机械的基本原理进行了阐述。参考国内外成功样机,自行研制并搭建了一台多功能的行波热声发动机并进行了初步实验,实现了温度的自动测量、数据的实时分析显示以及自动保存。分别进行了纯环路型和混合型行波热声发动机的实验,分析了各自的起振、消振过程和机理,对影响各自性能的参数如低温端温度、高温端温度和回热器孔径进行了实验研究;并对比了纯环路型和混合型行波热声发动机的性能。得到以下结论:
(1)混合型行波热声发动机比纯环路型行波热声发动机具有更低的起振温度、更高的效率。在实验中发现了热声发动机的起振.消振滞后回路,说明热声滞后现象的普遍性及其在低温余热利用的可行性。
(2)低温端温度对两种行波热声发动机性能的影响是一样的。随着低温端温度的升高,系统的起振温度都会升高,但起振温比有所降低,起振温度没有低温端温度增加的快。在实际应用中当要求系统有较低的起振温度时,选择较低的低温端温度是实现的途径之一。
(3)回热器对系统的起振温度有着较大的影响,两种行波热声发动机的起振温度都会随着回热器孔径的减小而降低,本实验采用孔径为0.8mm的陶瓷回热器时,系统的起振温度最低。
(4)对于混合型行波热声发动机,系统起振以后继续增大加热功率,出现了“二次起振”现象,说明混合型行波热声发动机工作的多态性和不稳定性。这也成为应用中需要考虑和克服的问题。