專利名稱：基于振蕩流熱管的熱聲制冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于振蕩流熱管的熱聲制冷裝置。
背景技術(shù)：
對熱聲制冷裝置而言，板疊是其核心部件，熱聲制冷效應(yīng)就發(fā)生在板疊當(dāng)中。在板疊的 冷熱端分別放置高低溫?fù)Q熱器，用來進(jìn)行熱交換。聲波發(fā)生器主要功能是維持共振腔中的駐 波。在聲波作用下，氣體在板疊中振蕩，周期性的壓縮和膨脹。在聲波的壓縮和膨脹作用下， 一個沿板疊軸向的平均溫度梯度形成，.同時假設(shè)氣體為非粘性理想氣體，對進(jìn)行聲振動的介 質(zhì)，若在其最稠密的時候向其提供能量，而在其稀疏時從其中吸取能量，聲振動就會得到加 強(qiáng)(熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槁暷?。反之，若在最稠密的時候從中吸取能量，而在最稀疏時向其提供能量, 聲振動就會得到衰減(聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。換熱器是熱聲機(jī)械中效率的最大制約因素，福特公 司的Mozurkewich對熱聲效應(yīng)中橫向熱交換進(jìn)行了模擬研究，另外，還對板疊中的溫度分布 進(jìn)行了模擬計算，為熱聲機(jī)械換熱器的設(shè)計提供了參考依據(jù)。目前熱聲制冷裝置中普遍采用 水換熱器，由swift的研究工作以及湯珂博士論文中相關(guān)模擬計算結(jié)果可知，在不導(dǎo)致?lián)Q熱性 能嚴(yán)重惡化的情況下，適當(dāng)?shù)乜s短水冷卻器的長度可減小水冷卻器中由于粘滯和熱馳豫作用 導(dǎo)致的聲功率損失，從而強(qiáng)化聲振動，增大輸出壓力波的振幅和壓比。由此可見，換熱器的 性能對熱聲制冷機(jī)的性能具有很大的影響。然而，目前熱聲制冷機(jī)中普通采用的水冷等形式 的換熱器換熱效率不高，造成整體制冷效率偏低，因此尋求一種換熱效率較高的換熱器顯得 尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述不足，提供一種采用振蕩流熱管取代熱聲制冷裝置中目 前普遍采用的水換熱器，使其具有更高的換熱效率，從而可提高其整體制冷效率的基于振蕩 流熱管的熱聲制冷裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為-
一種基于振蕩流熱管的熱聲制冷裝置，它包括一個共振腔，在共振腔內(nèi)設(shè)有冷端換熱裝 置和熱端換熱裝置，兩換熱裝置間設(shè)有平行板疊，所述冷、熱端換熱裝置分別為一組振蕩流 熱管。
所述共振腔內(nèi)充滿氣體介質(zhì)。
所述氣體為氬氣、氮氣、氦氣、C02或這些氣體的兩種或多種混合物。
所述振蕩流熱管為抽真空后注入工質(zhì)的蛇形細(xì)管。 所述工質(zhì)為水、乙醇、丙酮或溴化鋰。 所述振蕩流熱管與共振腔正交放置。本發(fā)明的基于振蕩流熱管的熱聲制冷裝置，它包括充滿氣體的共振腔、放置在共振腔中 的平行板疊、冷熱端換熱裝置及聲波發(fā)生器，冷熱端換熱裝置采用振蕩流熱管來實現(xiàn)高效換 熱。共振腔內(nèi)充入的氣體為氬氣、氮氣、氦氣、C02或這些氣體的兩種或多種混合物，充 氣壓力為0.5 2MPa，聲源頻率為25~500Hz。振蕩流熱管為蛇形的細(xì)管，抽真空后注入工質(zhì)。 蛇形細(xì)管采用銅管等金屬管，內(nèi)徑為0.5 5mm，管內(nèi)工作介質(zhì)為水、乙醇、丙酮或溴化鋰， 管內(nèi)真空度為lxlO" lxl(^Pa，充液率為40% 70%。振蕩流熱管替代熱聲制冷裝置中的 常規(guī)換熱器，將熱管彎制成一定的形狀，置于共振腔中。
振蕩流熱管(Oscillating Heat Pipe, OHP)又稱脈動熱管(Pulsating Heat Pipe, PHP)、彎曲毛 細(xì)管熱管、自激振蕩流熱管等，是由日本學(xué)者Akachi首先于九十年代初提出的，它是把金屬 毛細(xì)管彎曲成蛇形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部無需任何毛細(xì)吸液芯。振蕩流熱管的工作原理在一封閉的蛇 形回路毛細(xì)管路中，充有一定量的工作介質(zhì)，該介質(zhì)在表面張力及冷熱端溫差的作用下形成 汽液塞狀流隨機(jī)地出現(xiàn)在蛇形回路中，通過相變(蒸發(fā)和冷凝)和汽液振蕩實現(xiàn)熱量傳遞。
本發(fā)明的熱管管束與共振腔正交放置，毛細(xì)管可以任意彎曲，根據(jù)實際空間可以將熱管 做成各種不同的形狀。
本發(fā)明所提供的技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點
采用振蕩流熱管，具有更高的換熱效率，從而可提高其整體制冷效率。振蕩流熱管本身 具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，運行可靠，可以隨意彎曲，啟動迅速等優(yōu)點。本發(fā)明的換熱裝置結(jié)
構(gòu)簡單，基本無運動部件；工質(zhì)為惰性氣體，不對環(huán)境造成污染。本發(fā)明的實施可有效地提
高熱聲制冷的效率，具有極大的推廣價值，可有效地推動電子元器件冷卻技術(shù)的發(fā)展，提高
其性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。


圖l本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2振蕩流熱管結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，l.聲波發(fā)生器，2.熱端換熱裝置，3.板疊，4.冷端換熱裝置，5.共振腔，6.振蕩流熱管。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
圖1中，本發(fā)明包括充滿氣體的共振腔5、放置在共振腔5中的平行板疊3、熱端換熱裝 置2、冷端換熱裝置4及聲波發(fā)生器1組成。
熱端換熱裝置2和冷端換熱裝置4均由一組振蕩流熱管6組成，它們與共振腔5成正交 布置，振蕩流熱管6是由毛細(xì)管彎折和焊接形成的蛇形回路，細(xì)管上設(shè)有封閉的接口，用于 抽真空和充入工質(zhì)用。
振蕩流熱管根據(jù)具體換熱要求，選擇長度和內(nèi)徑(能夠和管內(nèi)的工作介質(zhì)形成毛細(xì)管， 一般管子內(nèi)徑0.5 5mm)合適的金屬細(xì)管(金屬管便于加工并適合作為換熱材料)和管內(nèi)工 作介質(zhì)(水、乙醇、丙酮、溴化鋰等)，彎成閉合的蛇形管，從接口處將管子抽到一定的真空度后(lxlO" lxl(^Pa)，充入工作介質(zhì)，充液率為40%~70%，然后將管口密封，保持管 子不泄漏。
本發(fā)明的工作原理冷熱端換熱裝置是熱聲制冷裝置的重要組成部件，在熱聲制冷裝置
中用振蕩流熱管取代目前普遍采用的水換熱器等，可使其具有更高的換熱效率，從而可提高 熱聲制冷裝置的制冷能力。
權(quán)利要求
1. 一種基于振蕩流熱管的熱聲制冷裝置，它包括一個共振腔，在共振腔內(nèi)設(shè)有冷端換熱裝置和熱端換熱裝置，兩換熱裝置間設(shè)有平行板疊，其特征是，所述冷、熱端換熱裝置分別為一組振蕩流熱管。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于振蕩流熱管的熱聲制冷裝置，其特征是，所述共振腔內(nèi)充滿 氣體介質(zhì)。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于振蕩流熱管的熱聲制冷裝置，其特征是，所述振蕩流熱管為 抽真空后注入工質(zhì)的蛇形細(xì)管。
4. 如權(quán)利要求3所述的基于振蕩流熱管的熱聲制冷裝置，其特征是，所述工質(zhì)為水、乙 醇、丙酮或溴化鋰。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于振蕩流熱管的熱聲制冷裝置，其特征是，所述振蕩流熱管與 共振腔正交放置。
6. 如權(quán)利要求2所述的基于振蕩流熱管的熱聲制冷裝置，其特征是，所述氣體介質(zhì)為氬氣、氮氣、氦氣、C02中的至少一種或這些氣體的兩種或多種混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于振蕩流熱管的熱聲制冷裝置。它解決了目前采用水換熱器存在換熱效率不高，造成整體制冷效率低等問題，具有更高的換熱效率，從而可提高熱聲制冷裝置的制冷系數(shù)。其結(jié)構(gòu)為它包括一個共振腔，在共振腔內(nèi)設(shè)有冷端換熱裝置和熱端換熱裝置，兩換熱裝置間設(shè)有板疊，所述冷、熱端換熱裝置分別為一組振蕩流熱管。
文檔編號F25B23/00GK101441008SQ200810238698
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者劉登瀛, 原成澤, 史勇春, 李選友, 柴本銀, 董憲華, 斌 蔣, 玲 高 申請人:山東天力干燥設(shè)備有限公司