一種同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)包括：對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)和行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)的第一室溫?fù)Q熱器上依次連接第一熱緩沖管和冷端換熱器；冷端換熱器吸收冷量為低溫端，熱端換熱器吸收熱量為高溫端；回?zé)崞髟谛纬傻臏囟忍荻认聦崮苻D(zhuǎn)化成聲功，聲功沿溫度梯度正方向先傳遞到該發(fā)動(dòng)機(jī)的第二熱緩沖管和第二室溫?fù)Q熱器，在一四通管處進(jìn)行分流：一部分流向反饋管并通過(guò)環(huán)路傳遞到下一第一室溫?fù)Q熱器和第一熱緩沖管，再通過(guò)回?zé)崞鞣糯?；另一部分流向直線發(fā)電機(jī)，推動(dòng)發(fā)電機(jī)活塞及發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)化；可充分利用一些場(chǎng)合多余冷源，又可解決低品位熱源利用，具有廣闊應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)電系統(tǒng)，特別是一種同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)上常常存在多余冷能和多余熱能的情況。冷能方面，如工業(yè)副產(chǎn)品液氮、液化天然氣等；熱能方面，諸多低品位的熱能，如太陽(yáng)能、工業(yè)余熱、煙氣廢熱等，這些冷能或熱能都無(wú)法單獨(dú)得到充分有效的利用。而現(xiàn)有技術(shù)在單臺(tái)設(shè)備上同時(shí)實(shí)現(xiàn)冷、熱能的高效利用尚存在較大的困難。
[0003]熱聲技術(shù)是指利用熱聲效應(yīng)實(shí)現(xiàn)熱能和聲能(即機(jī)械能)之間相互轉(zhuǎn)換的技術(shù)，生成的聲能可用來(lái)驅(qū)動(dòng)直線發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，最終實(shí)現(xiàn)熱能到電能的轉(zhuǎn)換。熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)一般由空管段、回?zé)崞骱蛽Q熱器組成，由于系統(tǒng)內(nèi)無(wú)任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，使用壽命很長(zhǎng)；另外，熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)一般以氦氣、氮?dú)?、氬氣等環(huán)保氣體作為工作介質(zhì)，對(duì)環(huán)境友好。熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)按照內(nèi)部聲場(chǎng)的不同特性，可以分為駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)和行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)于駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)而言，盡管由于回?zé)崞鲀?nèi)的熱交換過(guò)程基于不可逆過(guò)程、熱效率略低，但是具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)；行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)回?zé)崞鲀?nèi)的熱交換基于可逆的斯特林循環(huán)，因此內(nèi)稟效率較高，用途更為廣泛。直線發(fā)電機(jī)是一種聲電轉(zhuǎn)換裝置，由于采用了板彈簧支撐和間隙密封，消除了摩擦損失，在理論上其可以獲得高效率及高可靠性。
[0004]傳統(tǒng)的熱聲發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)只考慮了一種熱源，即高溫?zé)嵩础D1為傳統(tǒng)的行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該系統(tǒng)包括:直線發(fā)電機(jī)1、第一室溫?fù)Q熱器2、回?zé)崞?、熱端換熱器6、第二熱緩沖管7、第二室溫?fù)Q熱器8、反饋管9和諧振管10。直線發(fā)電機(jī)I由發(fā)電機(jī)活塞11、與所述發(fā)電機(jī)活塞11相連的發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵12、繞制于發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵12外圍的發(fā)電機(jī)定子線圈13及與所述發(fā)電機(jī)定子線圈13電連接的發(fā)電機(jī)負(fù)載14組成。直線發(fā)電機(jī)采用兩臺(tái)對(duì)置式結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行時(shí)動(dòng)子相對(duì)運(yùn)動(dòng)，減小裝置的振動(dòng)。熱端換熱器6吸收熱源的熱量形成高溫端，第一室溫?fù)Q熱器2放出熱量形成室溫端，這樣在回?zé)崞?的兩端形成了溫差，根據(jù)熱聲效應(yīng)，當(dāng)回?zé)崞鬟_(dá)到一定溫度梯度時(shí)，系統(tǒng)便自激起振，將熱能轉(zhuǎn)化成聲功。聲功流的方向是沿著溫度梯度的正方向，即先傳遞到第二熱緩沖管7和第二室溫?fù)Q熱器8，然后到達(dá)四通管處分流，一部分聲功流向反饋管9，并通過(guò)環(huán)路傳遞到第一室溫?fù)Q熱器2和第一熱緩沖管3，然后通過(guò)回?zé)崞?放大；一部分流向直線發(fā)電機(jī)I，推動(dòng)發(fā)電機(jī)活塞11及發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵12在發(fā)電機(jī)定子線圈13中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)化；另一部分聲功流向諧振管10，并儲(chǔ)存在其中，以使同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。在圖1所示的傳統(tǒng)行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)中，無(wú)法簡(jiǎn)單通過(guò)第一室溫?fù)Q熱器2與低溫冷源熱交換來(lái)實(shí)現(xiàn)冷能利用，因?yàn)檫@樣會(huì)造成大量的冷能損失。
[0005]圖2為傳統(tǒng)的駐波熱聲發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該系統(tǒng)包括:直線發(fā)電機(jī)1、第一室溫?fù)Q熱器2、回?zé)崞?、熱端換熱器6、諧振管10和熱腔15。直線發(fā)電機(jī)I由發(fā)電機(jī)活塞11、與所述發(fā)電機(jī)活塞11相連的發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵12、繞制于發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵12外圍的發(fā)電機(jī)定子線圈13及與所述發(fā)電機(jī)定子線圈13電連接的發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻14組成。直線發(fā)電機(jī)采用兩臺(tái)對(duì)置式結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行時(shí)動(dòng)子相對(duì)運(yùn)動(dòng)，減小裝置的振動(dòng)。熱端換熱器6吸收熱源的熱量形成高溫端，使熱腔15內(nèi)氣體受熱膨脹，第一室溫?fù)Q熱器2放出熱量形成室溫端，這樣在回?zé)崞?的兩端形成了溫差，系統(tǒng)自激起振，將熱能轉(zhuǎn)化成聲功。聲功傳遞時(shí)產(chǎn)生分流，一小部分聲功流向諧振管10，以保證系統(tǒng)在特定的頻率下穩(wěn)定工作；而大部分聲功流向直線發(fā)電機(jī)I并全部轉(zhuǎn)化成了電功。在圖2所示的傳統(tǒng)駐波熱聲發(fā)電系統(tǒng)中，同樣無(wú)法簡(jiǎn)單通過(guò)第一室溫?fù)Q熱器2與低溫?zé)嵩礋峤粨Q來(lái)實(shí)現(xiàn)冷能利用，因?yàn)檫@樣會(huì)造成大量的冷能損失。由此可以看出，對(duì)于傳統(tǒng)的駐波和行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)而言，目前的結(jié)構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)冷源與熱源的同時(shí)利用。
[0006]本發(fā)明正是基于以上傳統(tǒng)熱聲發(fā)電系統(tǒng)存在的一些問(wèn)題，提出了一種新型的設(shè)計(jì)，可以同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)。此外，由于冷、熱源的同時(shí)存在，使得回?zé)崞鲀啥私^對(duì)溫度之比大幅提高，從而在基本不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的基礎(chǔ)上使得熱聲發(fā)電系統(tǒng)性能較之單熱源發(fā)電系統(tǒng)可以得到大幅提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有熱聲發(fā)電系統(tǒng)無(wú)法同時(shí)利用冷源與熱源的問(wèn)題，提出了一種新型的可同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于熱端可以利用低品位的熱源，而冷端可以利用多余冷能，提高了能源的利用率。同時(shí)，由于回?zé)崞鲀啥私^對(duì)溫度之比的大幅提高，使得在基本不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的基礎(chǔ)上大幅提高了熱聲發(fā)電系統(tǒng)的性倉(cāng)泛。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]本發(fā)明提供的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)，其包括:對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)和行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)；所述兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)中的每臺(tái)直線發(fā)電機(jī)均由發(fā)電機(jī)活塞、與所述發(fā)電機(jī)活塞相連的發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵、繞制于發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵外圍的發(fā)電機(jī)定子線圈及與所述發(fā)電機(jī)定子線圈電連接的發(fā)電機(jī)負(fù)載組成；所述行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)包括依次相連的第一室溫?fù)Q熱器、回?zé)崞?、熱端換熱器、第二熱緩沖管和第二室溫?fù)Q熱器，所述第一室溫?fù)Q熱器另一端連接反饋管，反饋管另一端通過(guò)一個(gè)四通分別連通于第二室溫?fù)Q熱器和對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)；其特征在于，還包括依次連接于行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的第一室溫?fù)Q熱器的第一熱緩沖管和冷端換熱器，所述冷端換熱器與行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的回?zé)崞飨噙B；
[0010]所述冷端換熱器吸收與其相連的冷源的冷量形成低溫端，行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端換熱器吸收與其相連的熱源的熱量形成高溫端，在回?zé)崞魃闲纬蓽囟忍荻?；回?zé)崞髟谠摐囟忍荻葪l件下將熱能轉(zhuǎn)化成聲功，聲功沿著溫度梯度的正方向傳遞，先傳遞到該行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的第二熱緩沖管和第二室溫?fù)Q熱器，然后到達(dá)一個(gè)四通管處進(jìn)行分流:一部分聲功流向行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的反饋管，并通過(guò)環(huán)路傳遞到第一室溫?fù)Q熱器和第一熱緩沖管，然后通過(guò)回?zé)崞鞣糯?；一部分流向直線發(fā)電機(jī)，推動(dòng)發(fā)電機(jī)活塞及發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵在發(fā)電機(jī)定子線圈中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)化；以使同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)下的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。
[0011]所述行波熱聲發(fā)電還包括連通于所述四通的一個(gè)端口的諧振管。所述對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)連通于所述行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的諧振管中段或后端。[0012]本發(fā)明提供的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)，其包括:對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)和駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)；所述兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)中的每臺(tái)直線發(fā)電機(jī)均由發(fā)電機(jī)活塞、與所述發(fā)電機(jī)活塞相連的發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵、繞制于發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵外圍的發(fā)電機(jī)定子線圈及與所述發(fā)電機(jī)定子線圈電連接的發(fā)電機(jī)負(fù)載組成；所述駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)包括依次相連的第一室溫?fù)Q熱器、回?zé)崞?、熱端換熱器、和熱腔，所述第一室溫?fù)Q熱器另一端通過(guò)一個(gè)三通與對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)相連通；其特征在于，還包括依次連接于駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的第一室溫?fù)Q熱器的第一熱緩沖管和冷端換熱器，所述冷端換熱器與駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的回?zé)崞飨噙B；
[0013]所述冷端換熱器吸收與其相連的冷源的冷量形成低溫端，駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端換熱器吸收與其相連的熱源的熱量形成高溫端，在回?zé)崞魃闲纬蓽囟忍荻?；回?zé)崞髟谠摐囟忍荻葪l件下將熱能轉(zhuǎn)化成聲功，聲功沿著溫度梯度的正方向傳遞，先傳遞到該駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的第一熱緩沖管和第一室溫?fù)Q熱器，然后到達(dá)一個(gè)三通管處并流向直線發(fā)電機(jī)，推動(dòng)發(fā)電機(jī)活塞及發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵在發(fā)電機(jī)定子線圈中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)化；以使同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)下的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。
[0014]所述駐波熱聲發(fā)電還包括連通于所述三通的一個(gè)端口的諧振管。所述對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)連通于所述駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的諧振管中段或后端。
[0015]本發(fā)明的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)，對(duì)于行波或駐波熱聲發(fā)電系統(tǒng)均可以在無(wú)諧振管的情況下運(yùn)行，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。
[0016]本發(fā)明的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，可同時(shí)利用冷源和熱兩種溫源，增大了回?zé)崞鞲叩蜏囟说臏乇?，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生聲功的能力；并通過(guò)增加一級(jí)室溫?fù)Q熱器和熱緩沖管，減少了冷能的損失，從而提高了效率；與傳統(tǒng)熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)相比，一方面可以利用多余的冷能，提高能源的利用率，并增大回?zé)崞鞲叩蜏囟说臏乇?，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能；另一方面可以減少冷能的損失，在基本不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的基礎(chǔ)上大幅提聞熱聲發(fā)電系統(tǒng)的性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為傳統(tǒng)的行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為傳統(tǒng)的駐波熱聲發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)(實(shí)施例1)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)(實(shí)施例2)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為本發(fā)明的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)(實(shí)施例3)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖6為本發(fā)明的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)(實(shí)施例4)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖7為本發(fā)明的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)(實(shí)施例5)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖8為本發(fā)明的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)(實(shí)施例6)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明在充分利用一些場(chǎng)合多余冷源的基礎(chǔ)上，又解決了低品位熱源的利用問(wèn)題，而冷源和熱源的同時(shí)利用可以增大回?zé)崞鞲叩蜏囟说臏乇龋岣呋責(zé)崞鳟a(chǎn)生聲功的能力，增大系統(tǒng)的發(fā)電量；同時(shí)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可減少冷能損失，大大提高熱聲發(fā)電系統(tǒng)的性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0026]下面通過(guò)具體附圖及實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。
[0027]實(shí)施例1:
[0028]圖3為本發(fā)明的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)(實(shí)施例1)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，該同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)包括:行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)和對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)；所述兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)中的每臺(tái)直線發(fā)電機(jī)I由發(fā)電機(jī)活塞11、與所述發(fā)電機(jī)活塞11相連的發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵12、繞制于發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵12外圍的發(fā)電機(jī)定子線圈13及與所述發(fā)電機(jī)定子線圈13電連接的發(fā)電機(jī)負(fù)載14組成。所述的行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)依次相連的第一室溫?fù)Q熱器1、第一熱緩沖管2、冷端換熱器3、回?zé)崞?、熱端換熱器5、第二熱緩沖管6和第二室溫?fù)Q熱器7 ;反饋管8 一端與第一室溫?fù)Q熱器I相連通，反饋管8另一端通過(guò)三通管9和諧振管10相連通。本實(shí)施例中直線發(fā)電機(jī)連接于行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的三通處。
[0029]本實(shí)施例的行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的冷端換熱器4吸收與其連接的冷源的冷量形成低溫端，熱端換熱器6吸收與其連接的熱源的熱量形成高溫端，在回?zé)崞?上形成溫度梯度；當(dāng)回?zé)崞?達(dá)到一定溫度梯度時(shí)，系統(tǒng)便自激起振，回?zé)崞?在該溫度梯度條件下將熱能轉(zhuǎn)化成聲功，聲功的方向沿著溫度梯度的正方向，先傳遞到第二熱緩沖管7和第二室溫?fù)Q熱器8，然后到達(dá)四通管處分流，一部分聲功流向反饋管9，并通過(guò)環(huán)路傳遞到第一室溫?fù)Q熱器2和第一熱緩沖管3，然后通過(guò)回?zé)崞?放大；一部分流向直線發(fā)電機(jī)1，推動(dòng)發(fā)電機(jī)活塞11及發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵12在發(fā)電機(jī)定子線圈13中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)化；另一部分聲功流向諧振管10，并儲(chǔ)存在其中，以使同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。該實(shí)施例中第一室溫?fù)Q熱器2和第一熱緩沖管3將冷端換熱器4和反饋管9隔開(kāi)，減少了冷能在環(huán)路中的損失；第二室溫?fù)Q熱器8和第二熱緩沖管7將熱端換熱器6和直線發(fā)電機(jī)I隔開(kāi)，減少了熱能的損失。熱源和冷源的同時(shí)利用可以增大回?zé)崞鞲叩蜏囟说臏乇?，提高其產(chǎn)生聲功的能力，有利于增大系統(tǒng)發(fā)電量和提高熱電轉(zhuǎn)換效率。
[0030]實(shí)施例2:
[0031]圖4為本發(fā)明的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)(實(shí)施例2)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，本發(fā)明的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)包括:駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)和對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)；所述兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)中的每臺(tái)直線發(fā)電機(jī)I由發(fā)電機(jī)活塞11、與所述發(fā)電機(jī)活塞11相連的發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵12、繞制于發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵12外圍的發(fā)電機(jī)定子線圈13及與所述發(fā)電機(jī)定子線圈13電連接的發(fā)電機(jī)負(fù)載14組成。所述駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)包括依次相連的第一室溫?fù)Q熱器2、第一熱緩沖管3、冷端換熱器4、回?zé)崞?、熱端換熱器6和熱腔15，以及連接于所述第一室溫?fù)Q熱器2另一端的諧振管10 ;本實(shí)施例中直線發(fā)電機(jī)連接于駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的中段。
[0032]本實(shí)施例中的駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端換熱器6吸收來(lái)自熱源的熱量形成高溫端，冷端換熱器4吸收來(lái)自冷源的冷量形成低溫端，這樣在回?zé)崞?的兩端形成了溫差；當(dāng)溫差大到一定程度時(shí)，系統(tǒng)自激起振，將熱能轉(zhuǎn)換成聲能。產(chǎn)生的聲功依次經(jīng)過(guò)第一熱緩沖管3和第一室溫?fù)Q熱器2，之后產(chǎn)生分流，一部分聲功流向諧振管10，以保證系統(tǒng)在特定頻率下穩(wěn)定運(yùn)行，另一部分聲功流向直線發(fā)電機(jī)1，推動(dòng)發(fā)電機(jī)活塞11及發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵12在發(fā)電機(jī)定子線圈13中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)化。該實(shí)施例中第一室溫?fù)Q熱器2和第一熱緩沖管3將冷端換熱器4和反饋管9隔開(kāi)，減少了冷能在環(huán)路中的損失。熱源和冷源的同時(shí)利用可以增大回?zé)崞鞲叩蜏囟说臏乇?，提高其產(chǎn)生聲功的能力，有利于增大系統(tǒng)發(fā)電量和提高熱電轉(zhuǎn)換效率。
[0033]實(shí)施例3:
[0034]圖5為本發(fā)明的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)(實(shí)施例3)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，本實(shí)施例是實(shí)施例1的另一種結(jié)構(gòu)，即將對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)外接在諧振管10后端，對(duì)熱聲發(fā)電系統(tǒng)的性能沒(méi)有影響，而整體的尺寸有所改變，可以應(yīng)用在一些特定的場(chǎng)合。
[0035]實(shí)施例4:
[0036]圖6為本發(fā)明的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)(實(shí)施例4)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，本實(shí)施例是實(shí)施例2的另一種結(jié)構(gòu)，即將對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)外接在諧振管10后端，對(duì)熱聲發(fā)電系統(tǒng)的性能沒(méi)有影響，而整體的尺寸有所改變，可以應(yīng)用在一些特定的場(chǎng)合。
[0037]實(shí)施例5:
[0038]圖7為本發(fā)明的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)(實(shí)施例5)結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例是在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上，減少了軸向尺寸較長(zhǎng)的諧振管10(即縮短了諧振管10的軸向尺寸)，使得回?zé)崞?產(chǎn)生的聲功全部傳遞到直線發(fā)電機(jī)中并轉(zhuǎn)化成電功，而系統(tǒng)的頻率主要受發(fā)電機(jī)活塞質(zhì)量、板彈簧剛度和氣體彈簧剛度的影響，諧振管的減少使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為緊湊。
[0039]實(shí)施例6:
[0040]圖8為本發(fā)明的一種同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)(實(shí)施例6)結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例是在實(shí)施例4的基礎(chǔ)上，減少了軸向尺寸較長(zhǎng)的諧振管10 (即縮短了諧振管10的軸向尺寸)，使得回?zé)崞?產(chǎn)生的聲功全部傳遞到直線發(fā)電機(jī)I中并轉(zhuǎn)化成電功，而系統(tǒng)的頻率主要受發(fā)電機(jī)活塞質(zhì)量、板彈簧剛度和氣體彈簧剛度的影響，諧振管的減少使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為緊湊。
[0041]以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)，其包括:對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)和行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)；所述兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)中的每臺(tái)直線發(fā)電機(jī)均由發(fā)電機(jī)活塞、與所述發(fā)電機(jī)活塞相連的發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵、繞制于發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵外圍的發(fā)電機(jī)定子線圈及與所述發(fā)電機(jī)定子線圈電連接的發(fā)電機(jī)負(fù)載組成；所述行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)包括依次相連的第一室溫?fù)Q熱器、回?zé)崞?、熱端換熱器、第二熱緩沖管和第二室溫?fù)Q熱器，所述第一室溫?fù)Q熱器另一端連接反饋管，反饋管另一端通過(guò)一個(gè)四通分別連通于第二室溫?fù)Q熱器和對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)；其特征在于，還包括依次連接于行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的第一室溫?fù)Q熱器的第一熱緩沖管和冷端換熱器，所述冷端換熱器與行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的回?zé)崞飨噙B； 所述冷端換熱器吸收與其相連的冷源的冷量形成低溫端，行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端換熱器吸收與其相連的熱源的熱量形成高溫端，在回?zé)崞魃闲纬蓽囟忍荻?；回?zé)崞髟谠摐囟忍荻葪l件下將熱能轉(zhuǎn)化成聲功，聲功沿著溫度梯度的正方向傳遞，先傳遞到該行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的第二熱緩沖管和第二室溫?fù)Q熱器，然后到達(dá)一個(gè)四通管處進(jìn)行分流:一部分聲功流向行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的反饋管，并通過(guò)環(huán)路傳遞到第一室溫?fù)Q熱器和第一熱緩沖管，然后通過(guò)回?zé)崞鞣糯螅灰徊糠至飨蛑本€發(fā)電機(jī)，推動(dòng)發(fā)電機(jī)活塞及發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵在發(fā)電機(jī)定子線圈中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)化；以使同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)下的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述行波熱聲發(fā)電還包括連通于所述四通的一個(gè)端口的諧振管。
3.按權(quán)利要求書(shū)2所述的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)連通于所述行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的諧振管中段或后端。
4.一種同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)，其包括:對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)和駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)；所述兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)中的每臺(tái)直線發(fā)電機(jī)均由發(fā)電機(jī)活塞、與所述發(fā)電機(jī)活塞相連的發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵、繞制于發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵外圍的發(fā)電機(jī)定子線圈及與所述發(fā)電機(jī)定子線圈電連接的發(fā)電機(jī)負(fù)載組成；所述駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)包括依次相連的第一室溫?fù)Q熱器、回?zé)崞?、熱端換熱器、和熱腔，所述第一室溫?fù)Q熱器另一端通過(guò)一個(gè)三通與對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)相連通；其特征在于，還包括依次連接于駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的第一室溫?fù)Q熱器的第一熱緩沖管和冷端換熱器，所述冷端換熱器與駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的回?zé)崞飨噙B； 所述冷端換熱器吸收與其相連的冷源的冷量形成低溫端，駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端換熱器吸收與其相連的熱源的熱量形成高溫端，在回?zé)崞魃闲纬蓽囟忍荻?；回?zé)崞髟谠摐囟忍荻葪l件下將熱能轉(zhuǎn)化成聲功，聲功沿著溫度梯度的正方向傳遞，先傳遞到該駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的第一熱緩沖管和第一室溫?fù)Q熱器，然后到達(dá)一個(gè)三通管處并流向直線發(fā)電機(jī)，推動(dòng)發(fā)電機(jī)活塞及發(fā)電機(jī)動(dòng)子磁鐵在發(fā)電機(jī)定子線圈中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)化；以使同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)下的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)4所述的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述駐波熱聲發(fā)電還包括連通于所述三通的一個(gè)端口的諧振管。
6.按權(quán)利要求書(shū)4所述的同時(shí)利用冷源和熱源的熱聲發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)稱放置的兩臺(tái)直線發(fā)電機(jī)連通于所述駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的諧振管中段或后端。
【文檔編號(hào)】F03G7/00GK103670975SQ201310675789
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】吳張華, 李東輝, 胡劍英, 戴巍, 羅二倉(cāng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所