用前景。
[0027]實(shí)施例1
[0028]圖4是本發(fā)明的環(huán)路多級聲功回收型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的環(huán)路多級聲功回收型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)實(shí)施例中單個(gè)熱聲轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖4和5所示，本實(shí)施例1的本發(fā)明提供的環(huán)路多級熱驅(qū)動(dòng)型行波熱聲制冷系統(tǒng)，其由4個(gè)熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)單元1通過諧振管21首尾相連構(gòu)成的環(huán)路結(jié)構(gòu)及4個(gè)脈管制冷機(jī)單元2組成；N為3?10的正整數(shù)；
[0029]每一熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)單元1均由依次相連的發(fā)動(dòng)機(jī)主冷卻器4、發(fā)動(dòng)機(jī)回?zé)崞?、加熱器6、高溫端層流化元件7、熱緩沖管8、發(fā)動(dòng)機(jī)室溫端層流化元件9和發(fā)動(dòng)機(jī)次冷卻器10組成；
[0030]每一脈管制冷機(jī)單元2均由依次相連的制冷機(jī)主冷卻器13、制冷機(jī)回?zé)崞?4、冷頭15、低溫端層流化元件16、脈沖管17、制冷機(jī)室溫端層流化元件18、制冷機(jī)次冷卻器19組成；所述每一脈管制冷機(jī)單元2的低溫端層流化元件16安裝在每一脈沖管17的低溫側(cè)，所述每一脈管制冷機(jī)單元2的制冷機(jī)室溫端層流化元件18安裝在每一脈沖管17的室溫側(cè)；
[0031]每一諧振管21連接熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)單元1的發(fā)動(dòng)機(jī)次冷卻器10端起的一段諧振管段兩端分別連接一前連接管11和一后連接管20，前連接管11長度大于后連接管20，前連接管11和后連接管20之間連接脈管制冷機(jī)單元2，脈管制冷機(jī)單元2的制冷機(jī)次冷卻器19與后連接管20相連，脈管制冷機(jī)單元2的制冷機(jī)主冷卻器(13)與前連接管11相連；
[0032]依次相連的所述一段諧振管段、脈管制冷機(jī)單元2和前連接管11形成封閉回路；一個(gè)熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)單元1和一個(gè)所述封閉回路構(gòu)成一熱聲轉(zhuǎn)換單元；所述環(huán)路多級熱驅(qū)動(dòng)型行波熱聲制冷系統(tǒng)的N個(gè)熱聲轉(zhuǎn)換單元結(jié)構(gòu)相同；
[0033]每一熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)單元1的制冷劑主冷卻器4的入口處連接一發(fā)動(dòng)機(jī)直流抑制器3 ;每一熱脈管制冷機(jī)單元2的制冷機(jī)主冷卻器13的入口處連接一制冷機(jī)直流抑制器12 ;所述發(fā)動(dòng)機(jī)直流抑制器3和制冷機(jī)直流抑制器12均為彈性隔膜元件或者非對稱水力元件。
[0034]所述后連接管20連接于諧振管21的任意位置處。
[0035]所述脈沖制冷機(jī)單元2中的脈沖管17冷端垂直向下布置，以降低自然對流帶來的損失。
[0036]所述的環(huán)路多級聲功回收型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)使用的工質(zhì)為氦氣、氫氣、氮?dú)饣蚱浣M合。
[0037]本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)直流抑制器3和制冷機(jī)直流抑制器(12)均為彈性隔膜元件。所述前連接管11和后連接管20的直徑相等或不相等
[0038]由于自然對流的影響和實(shí)際應(yīng)用中布置的需求，本實(shí)施例的熱緩沖管8的布置方向與重力方向垂直，脈沖管17的布置方向平行于重力方向，冷端垂直向下布置。
[0039]每一加熱器6與熱源相連以吸收熱源熱量形成相同溫度的高溫端(923K);所述發(fā)動(dòng)機(jī)主冷卻器4和發(fā)動(dòng)機(jī)次冷卻器10通過冷卻水冷卻以維持在室溫范圍(303K);為此，每一熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)單元的發(fā)動(dòng)機(jī)回?zé)崞?上形成溫度梯度；在溫度梯度下，發(fā)動(dòng)機(jī)回?zé)崞?內(nèi)部工作氣體與其內(nèi)的固體填料間產(chǎn)生熱聲效應(yīng)，將輸入到加熱器6的熱量轉(zhuǎn)化成聲功；聲功沿著溫度梯度的正方向傳播并放大，一部分聲功傳遞到諧振管21中，另一部分通過前連接管11傳遞到制冷機(jī)回?zé)崞?4中發(fā)生熱聲轉(zhuǎn)換，將每一冷頭15的熱量栗送至每一制冷機(jī)主水冷器13輸出，熱量由冷卻器中的冷卻水帶走，使每一冷頭15保持低溫；從制冷機(jī)次冷卻器19出來的聲功通過后連接管20回收到諧振管中，與之前傳遞到諧振管21的聲功一起繼續(xù)傳遞到下一熱聲轉(zhuǎn)換單元中，如此循環(huán)，以使環(huán)路多級聲功回收型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)正常工作。
[0040]同理，本發(fā)明提供的環(huán)路多級聲功回收型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)，其由N個(gè)熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)單元1通過諧振管21首尾相連構(gòu)成的環(huán)路結(jié)構(gòu)及N個(gè)脈管制冷機(jī)單元2組成；N為3?10的正整數(shù)，均可以實(shí)施。
[0041]最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(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)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種環(huán)路多級聲功回收型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)，其由N個(gè)熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)單元(1)通過諧振管(21)首尾相連構(gòu)成的環(huán)路結(jié)構(gòu)及N個(gè)脈管制冷機(jī)單元(2)組成#為3?10的正整數(shù)； 每一熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)單元(1)均由依次相連的發(fā)動(dòng)機(jī)主冷卻器(4)、發(fā)動(dòng)機(jī)回?zé)崞?5)、加熱器￠)、高溫端層流化元件(7)、熱緩沖管(8)、發(fā)動(dòng)機(jī)室溫端層流化元件(9)和發(fā)動(dòng)機(jī)次冷卻器(10)組成； 每一脈管制冷機(jī)單元⑵均由依次相連的制冷機(jī)主冷卻器(13)、制冷機(jī)回?zé)崞?14)、冷頭(15)、低溫端層流化元件(16)、脈沖管(17)、制冷機(jī)室溫端層流化元件(18)和制冷機(jī)次冷卻器(19)組成；所述每一脈管制冷機(jī)單元(2)的低溫端層流化元件(16)安裝在每一脈沖管(17)的低溫側(cè)，所述每一脈管制冷機(jī)單元(2)的制冷機(jī)室溫端層流化元件(18)安裝在每一脈沖管(17)的室溫側(cè)； 每一諧振管(21)的連接發(fā)動(dòng)機(jī)次冷卻器(10)端起的一段諧振管段兩端分別連接一前連接管(11)和一后連接管(20)，前連接管(11)長度大于后連接管(20)長度，前連接管(11)和后連接管(20)之間連接脈管制冷機(jī)單元(2)，脈管制冷機(jī)單元(2)的制冷機(jī)次冷卻器(19)與后連接管(20)相連，脈管制冷機(jī)單元(2)的制冷機(jī)主冷卻器(13)與前連接管(11)相連；該一段諧振管段、脈管制冷機(jī)單元(2)和前連接管(11)依次相連并形成封閉回路；一個(gè)熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)單元(1)和一個(gè)該封閉回路構(gòu)成一熱聲轉(zhuǎn)換單元；所述環(huán)路多級熱驅(qū)動(dòng)型行波熱聲制冷系統(tǒng)有N個(gè)熱聲轉(zhuǎn)換單元，N個(gè)熱聲轉(zhuǎn)換單元結(jié)構(gòu)相同； 每一熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)單元(1)的加熱器(6)均與熱源相連以吸收熱源熱量形成相同溫度的高溫端；所述發(fā)動(dòng)機(jī)主冷卻器(4)和發(fā)動(dòng)機(jī)次冷卻器(10)通過冷卻器的冷卻水冷卻以維持在室溫范圍；為此，每一熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)單元的發(fā)動(dòng)機(jī)回?zé)崞?5)上形成相同的溫度梯度；在該溫度梯度下，發(fā)動(dòng)機(jī)回?zé)崞?5)內(nèi)部工作氣體與其內(nèi)的固體填料間產(chǎn)生熱聲效應(yīng)，將輸入到加熱器(6)的熱量轉(zhuǎn)化成聲功；聲功沿著溫度梯度的正方向傳播并放大，一部分聲功傳遞到諧振管(21)中，另一部分通過前連接管(11)傳遞到制冷機(jī)回?zé)崞?14)中發(fā)生熱聲轉(zhuǎn)換，將每一脈管制冷機(jī)單元(2)的冷頭(15)熱量栗送至該脈管制冷機(jī)單元(2)的制冷機(jī)主水冷器(13)輸出，熱量由冷卻器中的冷卻水帶走，使每一脈管制冷機(jī)單元(2)冷頭(15)保持低溫；從制冷機(jī)次冷卻器(19)出來的聲功通過后連接管(20)回收到諧振管21中，與之前傳遞到諧振管(21)的聲功一起繼續(xù)傳遞到下一熱聲轉(zhuǎn)換單元中，重復(fù)上述過程完成環(huán)路多級熱驅(qū)動(dòng)型行波熱聲制冷。2.按權(quán)利要求1所述的環(huán)路多級聲功回收型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，每一熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)單元(1)的制冷劑主冷卻器(4)入口處連接一發(fā)動(dòng)機(jī)直流抑制器(3);每一熱脈管制冷機(jī)單元⑵的制冷機(jī)主冷卻器(13)入口處連接一制冷機(jī)直流抑制器(12);所述發(fā)動(dòng)機(jī)直流抑制器(3)和制冷機(jī)直流抑制器(12)為彈性隔膜元件或者非對稱水力元件。3.按權(quán)利要求1所述的環(huán)路多級聲功回收型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述前連接管(11)和后連接管(20)的直徑相等或不相等。4.按權(quán)利要求1所述的環(huán)路多級聲功回收型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述后連接管(20)連接于諧振管21的任意位置處。5.按權(quán)利要求1所述的環(huán)路多級聲功回收型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖制冷機(jī)單元(2)中的脈沖管(17)冷端垂直向下布置，以降低自然對流帶來的損失。6.按權(quán)利要求1所述的環(huán)路多級聲功回收型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述的環(huán)路多級聲功回收型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)使用的工質(zhì)為氦氣、氫氣、氮?dú)饣蚱浣M合。
【專利摘要】一種環(huán)路多級聲功回收型熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)，其由N個(gè)熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)單元通過諧振管首尾相連構(gòu)成的環(huán)路結(jié)構(gòu)及N個(gè)脈管制冷機(jī)單元組成；N為3～10正整數(shù)；每一諧振管的連接發(fā)動(dòng)機(jī)次冷卻器端起的一段諧振管段兩端分別連接一前和一后連接管，該諧振管段、脈管制冷機(jī)單元和前連接管依次相連成封閉回路；一發(fā)動(dòng)機(jī)單元和一封閉回路構(gòu)成熱聲轉(zhuǎn)換單元；本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)回路實(shí)現(xiàn)聲功回收，制冷機(jī)回路實(shí)現(xiàn)聲功回收，發(fā)動(dòng)機(jī)單元和制冷機(jī)單元的回?zé)崞鲗?shí)現(xiàn)行波轉(zhuǎn)換，具有潛在整機(jī)高效率；無運(yùn)動(dòng)部件，可靠性高，結(jié)構(gòu)緊湊，功率密度高，具有良好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】F25B23/00
【公開號(hào)】CN105299951
【申請?zhí)枴緾N201510792306
【發(fā)明人】徐靜遠(yuǎn), 羅二倉, 張麗敏, 胡劍英, 吳張華, 余國瑤, 陳燕燕, 戴巍
【申請人】中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月17日