本發(fā)明屬于制冷，尤其涉及一種非對稱式陶瓷環(huán)路行波熱聲制冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、對于環(huán)路行波熱聲制冷系統(tǒng)而言，通過理論研究發(fā)現(xiàn)熱聲發(fā)動機產(chǎn)生的熱功是遠大于熱聲制冷機對聲功的消耗的，g.w.swift曾提出，熱驅(qū)動熱聲制冷體系中熱機產(chǎn)生的聲功與冷機消耗聲功的匹配度越高越有助于對整機效率的提升，目前提高整機效率的主要途徑是引入諧振管的方式來調(diào)節(jié)熱聲發(fā)動機輸出口與熱聲制冷機輸入口的相位，但這樣又增加了聲功的損失，通過消耗聲功來達成二者的匹配會導(dǎo)致整機的效率提升受到限制；目前還有文獻號為cn108180673b《一種環(huán)路熱驅(qū)動熱聲制冷系統(tǒng)》中公開的是一個熱聲發(fā)動機驅(qū)動兩個熱聲制冷機的方式進行匹配，但其兩個熱聲制冷機難以將其熱聲發(fā)動機產(chǎn)生的聲波完全消耗，另外現(xiàn)有的回熱器多是采用金屬絲網(wǎng)填料，而多片金屬絲網(wǎng)隨機疊加而成的回熱器形成的氣體流道不規(guī)則，造成較大流動阻力，熱聲轉(zhuǎn)換效率較低，而受技術(shù)限制，高目數(shù)的金屬絲網(wǎng)制作難度大，且成本高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，且整機效率高，同時制冷量高，且成本低的非對稱式陶瓷環(huán)路行波熱聲制冷系統(tǒng)。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種非對稱式陶瓷環(huán)路行波熱聲制冷系統(tǒng)，包括四個熱聲核元件和四根熱緩沖管，四個所述熱聲核元件和四根所述熱緩沖管交替連接成環(huán)狀回路，所述環(huán)狀回路內(nèi)填充有工質(zhì)氣體，其中一個或三個所述熱聲核元件作為熱聲發(fā)動機，其用以吸收熱能并轉(zhuǎn)化為聲波能，余下的所述熱聲核元件作為熱聲制冷機，其用以吸收聲波能以制冷，所述熱聲核元件中具有回熱器，且所述回熱器內(nèi)的填料體為高目數(shù)超薄壁的陶瓷體。

3、上述技術(shù)方案的有益效果在于：通過設(shè)置四個熱聲核元件連成環(huán)狀回路，且由一個熱聲核元件作為熱聲發(fā)動機，而余下的三個作為熱聲制冷機，即熱聲發(fā)動機驅(qū)動三個熱聲制冷機共同制冷，此時三個熱聲制冷機能將熱聲發(fā)動機所產(chǎn)生的聲波更充分地消耗用來對外制冷，其熱聲轉(zhuǎn)換效率高，且整機效率高，其還由三個熱聲核元件作為熱聲發(fā)動機，而余下的一個作為熱聲制冷機，此時三個熱聲發(fā)動機驅(qū)動一個熱聲制冷機運行，此時熱聲制冷機能輸出更低的溫度；另外，回熱器采用均布有直通孔的陶瓷體作為回熱器的填料，這樣使得填料體上的孔眼分布規(guī)則有序且筆直，其可以降低工質(zhì)氣體的流通阻力，從而有利于氣體微團和聲波在其間穿梭，另外，通過將填料體上的直通空的分布密度提高，同時實現(xiàn)超薄壁化，這樣又可提高填料體在徑向上的導(dǎo)熱性能以克服現(xiàn)有陶瓷填料在徑向上導(dǎo)熱性能不佳的缺陷，從而使得該熱聲核元件具有較高的運行效率。

4、上述技術(shù)方案中所述填料體符合以下條件中的至少一項：

5、a:所述填料體的目數(shù)為10000-60000目；

6、b：所述填料體的壁厚0.01-0.12mm；

7、c：所述填料體的材質(zhì)包括氧化鋁、氧化鋯、堇青石、莫來石和碳化硅中的至少一種；

8、d：所述直通孔的斷截面為圓形、橢圓形、三角形或多邊形；

9、e：所述填料體的直徑2-1000mm；

10、f：所述填料體的長度為2-900mm；

11、g:所述填料體為單體或拼接體。

12、上述技術(shù)方案的有益效果在于：通過將填料體的目數(shù)設(shè)置在10000-60000，同時將其壁厚設(shè)定為0.01-0.12mm，這樣可顯著的提高填料體的直通孔的分布密度，從而克服陶瓷材質(zhì)的填料體的導(dǎo)熱性能差的缺陷，而填料體的直徑和長度具體可根據(jù)工質(zhì)氣體的震蕩頻率和壓力大小等參數(shù)確定。

13、上述技術(shù)方案中所述熱聲核元件還包括兩個換熱器，所述回熱器夾設(shè)在兩個所述換熱器之間，兩個所述換熱器分別為熱端換熱器和冷端換熱器。

14、上述技術(shù)方案的有益效果在于：如此使得兩個換熱器在回熱器的兩端形成溫度差，從而使得回熱器將熱能轉(zhuǎn)化為聲波能以在環(huán)狀回路中進行能量的傳遞。

15、上述技術(shù)方案中所述換熱器包括餅狀的換熱體，所述換熱體內(nèi)設(shè)置有蛇形的換熱通道，且所述換熱體上密布有貫穿所述換熱體的兩端且與所述換熱通道錯開分布的透氣孔，所述透氣孔為扁平狀孔，且所述換熱體上的透氣孔相互平行。

16、上述技術(shù)方案的有益效果在于：其結(jié)構(gòu)簡單，且熱交換效率低，尤其是透氣孔還能使得工質(zhì)氣體順暢流動。

17、上述技術(shù)方案中所述熱聲核元件還包括兩個喇叭形的對接口，兩個所述對接口的粗端相互靠近，并分別對接在兩個所述換熱器相互遠離的一端。

18、上述技術(shù)方案的有益效果在于：如此可通過對接口來滿足熱緩沖管與熱聲核元件的對接，尤其是在熱緩沖管的管徑小于熱聲核元件的截面積時由對接口進行過渡對接。

19、上述技術(shù)方案中所述工質(zhì)氣體符合以下條件的中至少一項：

20、a：所述工質(zhì)氣體為氮氣、氬氣、氫氣、氦氣、二氧化碳、空氣中的至少一種；

21、b：所述環(huán)狀回路內(nèi)工質(zhì)氣體的壓強為1-150mpa。

22、上述技術(shù)方案的有益效果在于：其環(huán)保性好，且可根據(jù)設(shè)備最佳運行狀態(tài)的需要來設(shè)定工質(zhì)氣體的壓強。

23、上述技術(shù)方案中所述熱聲發(fā)動機的熱源溫度為300-1000k。

24、上述技術(shù)方案的有益效果在于：該熱聲發(fā)動機可充分的利用各類低品位的熱量進行制冷，其環(huán)保性好。

25、上述技術(shù)方案中所述熱聲核元件的截面面積與熱緩沖管的截面面積之比為1-25。

26、上述技術(shù)方案的有益效果在于：如此可根據(jù)需要調(diào)節(jié)熱聲核元件的截面面積與熱緩沖管的截面面積之比，以使得整個環(huán)路行波熱聲制冷系統(tǒng)處于較好的運行狀態(tài)。

27、上述技術(shù)方案中所述熱緩沖管包括不銹鋼管和套設(shè)在所述不銹鋼管外的保護套。

28、上述技術(shù)方案的有益效果在于：如此可避免熱端換熱器附近往復(fù)運動的工質(zhì)氣體通過熱緩沖管與室溫環(huán)境進行熱交換而造成熱量損失。

29、上述技術(shù)方案中所述回熱器還包括殼管，所述填料體填充在所述殼管內(nèi)。

30、上述技術(shù)方案的有益效果在于：如此使得殼管作為填料體的裝填載體，且殼管可采用不銹鋼管。

技術(shù)特征：

1.一種非對稱式陶瓷環(huán)路行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，包括四個熱聲核元件(1)和四根熱緩沖管(2)，四個所述熱聲核元件(1)和四根所述熱緩沖管(2)交替連接成環(huán)狀回路，所述環(huán)狀回路內(nèi)填充有工質(zhì)氣體，其中一個或三個所述熱聲核元件(1)作為熱聲發(fā)動機(1a)，其用以吸收熱能并轉(zhuǎn)化為聲波能，余下的所述熱聲核元件(1)作為熱聲制冷機(1b)，其用以吸收聲波能以制冷，所述熱聲核元件(1)中具有回熱器(11)，且所述回熱器(11)內(nèi)的填料體(111)為均布有直通孔且呈高目數(shù)和超薄壁的陶瓷體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非對稱式陶瓷環(huán)路行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述填料體(111)符合以下條件中的至少一項：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非對稱式陶瓷環(huán)路行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述熱聲核元件(1)還包括兩個換熱器(12)，所述回熱器(11)夾設(shè)在兩個所述換熱器(12)之間，兩個所述換熱器(12)分別為熱端換熱器(12a)和冷端換熱器(12b)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非對稱式陶瓷環(huán)路行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器(12)包括餅狀的換熱體(121)，所述換熱體(121)內(nèi)設(shè)置有蛇形的換熱通道(122)，且所述換熱體(121)上密布有貫穿所述換熱體(121)的兩端且與所述換熱通道(122)錯開分布的透氣孔(123)，所述透氣孔(123)為扁平狀孔，且所述換熱體(121)上的透氣孔(123)相互平行。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非對稱式陶瓷環(huán)路行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述熱聲核元件(1)還包括兩個喇叭形的對接口(13)，兩個所述對接口(13)的粗端相互靠近，并分別對接在兩個所述換熱器(12)相互遠離的一端。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非對稱式陶瓷環(huán)路行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述工質(zhì)氣體符合以下條件的中至少一項：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非對稱式陶瓷環(huán)路行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述熱聲發(fā)動機(1a)的熱源溫度為300-1000k。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非對稱式陶瓷環(huán)路行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述熱聲核元件(1)的截面面積與熱緩沖管(2)的截面面積之比為1-25。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非對稱式陶瓷環(huán)路行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述熱緩沖管(2)包括不銹鋼管(21)和套設(shè)在所述不銹鋼管(21)外的保護套(22)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非對稱式陶瓷環(huán)路行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述回熱器(11)還包括殼管(112)，所述填料體(111)填充在所述殼管(112)內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種非對稱式陶瓷環(huán)路行波熱聲制冷系統(tǒng)，包括四個熱聲核元件和四根熱緩沖管，四個所述熱聲核元件和四根所述熱緩沖管交替連接成環(huán)狀回路，所述環(huán)狀回路內(nèi)填充有工質(zhì)氣體，其中一個或三個所述熱聲核元件作為熱聲發(fā)動機，其用以吸收熱能并轉(zhuǎn)化為聲波能，余下的所述熱聲核元件作為熱聲制冷機，其用以吸收聲波能以制冷，所述熱聲核元件中具有回熱器，且所述回熱器內(nèi)的填料體為高目數(shù)超薄壁的陶瓷體，其熱聲轉(zhuǎn)換效率高，且制冷效果好，當熱聲發(fā)動機僅有一個時，此時其制冷效率更高，而當有三個熱聲發(fā)動機時，此時其能輸出更低的溫度。

技術(shù)研發(fā)人員：潘吉慶,李穎雙,武雄暉,黃妃慧,程國園,江濤,潘潔羽,王子宇
受保護的技術(shù)使用者：蚌埠奧福聲冷科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6