发明新型热声制冷技术(一)

2018-12-22 11:58:39


中科院理化所在天然气液化用热声制冷技术方面获得最新进展。相关成果日前发表于《应用物理学快报》。

 

据了解,完全无运动部件的热声制冷技术因具有可靠性高、制作成本低、运行维护简单等优点而受到国际制冷与低温界的重视。我国具有大量分散的煤层气、页岩气和油田伴生气等非常规天然气资源,迫切需要开发不消耗电能、可靠性高、维护方便的中小型天然气液化技术。

 

近期,中科院理化所罗二仓课题组提出了一种完全无运动的新型热声制冷技术。它采用热能驱动而不是电能,就可达到制冷或液化效果。该技术通过多个功能相同的热声发动机单元和脉管型热声制冷单元构成一个行波热声回路,实现了热声发动机的高效行波转换和声功的高效行波传输。

 

研究人员对新的热声制冷系统进行了优化设计,并在天然气液化温区进行实验验证。结果表明,新系统实现了制冷效率的大幅提升,较目前国际同温区最好的热声技术提高35%以上。同时,系统紧凑性大大提高,谐振管的重量、尺寸不到传统技术的十分之一。

 

 

热声制冷技术 解析

热声制冷技术是一种利用声能产生制冷效应,基于热声效应的一种对环境无污染的制冷技术。

2.1工作原理 热声效应通俗一点就是热能与声能的相互转换。从声学讲就是处于声场中的固体介质与震荡流体间的相互作用,结果导致在距固体壁面一定范围内产生沿着声传播方向(或逆向)的时均热流和时均功流。按能量转换方式不同可以分为两类:一是用热来产生声,即热驱动声震荡;二是用声驱动热量传输,即热声制冷效应[5] 。主要应用在热声制冷机和热声发动机方面,本文主要介绍前者。

2.2优点 一是制冷系统的压缩机是没有运动部件的,这样就消除了机内的磨损与振动,使得制冷机性能可靠、寿命延长;二是驱动热源为太阳能、燃气等,适用能提供热源但是缺少电能的地区;三是采用低品位的热源能提高系统的热力学效率;四是采用N2He绿色工质,减少氟利昂对臭氧层的破坏。

关键词:除湿机转轮除湿机恒温恒湿机