專利名稱：新型熱聲冰箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型熱聲冰箱。
背景技術(shù)：
熱聲驅(qū)動(dòng)器是一種利用熱聲效應(yīng)將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的新型機(jī)械。所說(shuō)的熱聲效應(yīng)就是處于聲場(chǎng)中的固體介質(zhì)與振蕩流體之間相互作用，在距固體壁面一定范圍內(nèi)產(chǎn)生沿聲傳播方向的時(shí)均熱流，同時(shí)產(chǎn)生聲功的現(xiàn)象。根據(jù)熱聲振蕩原理研制成的熱聲驅(qū)動(dòng)器，采用精心制作的聲學(xué)管道來(lái)提供所需的相位，系統(tǒng)中除氣體的聲振動(dòng)以外沒有任何運(yùn)動(dòng)部件，無(wú)需滑動(dòng)密封，不存在需要精密公差配合和潤(rùn)滑的機(jī)械部件。采用的工質(zhì)一般為氦氣或某些惰性氣體的混合物，既不消耗臭氧，也不會(huì)引起溫室效應(yīng)，具有極高的環(huán)保價(jià)值。熱聲驅(qū)動(dòng)器可不用電能，而是采用燃?xì)鈴U熱、太陽(yáng)能等低品位熱能驅(qū)動(dòng)，這不僅為合理利用低品位能源，提高系統(tǒng)的熱力學(xué)效率開辟了新的途徑，而且對(duì)于那些缺乏電能的場(chǎng)合更具有實(shí)際意義。
與熱聲驅(qū)動(dòng)器配套的脈管制冷機(jī)利用交變流動(dòng)的高低壓氣流對(duì)脈管空腔的充氣和放氣過(guò)程來(lái)獲得制冷效應(yīng)。這種新型制冷機(jī)的低溫區(qū)也沒有任何運(yùn)動(dòng)部件。因此，用熱聲驅(qū)動(dòng)器代替常規(guī)機(jī)械壓縮機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)脈管制冷機(jī)是一種理想的選擇，它是真正的從室溫端到低溫端完全無(wú)運(yùn)動(dòng)部件的新型制冷機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的熱聲冰箱。
它具有熱聲驅(qū)動(dòng)器、脈管制冷機(jī)、載冷系統(tǒng)及冰箱箱體；所說(shuō)的熱聲驅(qū)動(dòng)器依次具有消聲氣庫(kù)、熱端廢熱煙氣加熱器、絲網(wǎng)型板疊、風(fēng)冷冷卻器及諧振管；所說(shuō)的脈管制冷機(jī)為同軸型或U型單級(jí)脈管制冷機(jī)，它依次具有氣庫(kù)、小孔閥、雙向進(jìn)氣閥、脈管、回?zé)崞骷袄涠藫Q熱器；所說(shuō)的載冷系統(tǒng)及冰箱箱體依次具有熱交換器、熱管、載冷劑管道、冷藏室換熱器、冰箱殼體、冷藏箱、泵；在載冷劑管道外側(cè)包裹有絕熱材料。
本發(fā)明經(jīng)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在加熱溫度為550℃下，采用氮?dú)夂秃鉃楣べ|(zhì)時(shí)分別獲得了1.1和1.06的最大壓比以及25Hz和70Hz的工作頻率，成功地實(shí)現(xiàn)了熱聲轉(zhuǎn)換過(guò)程。用它驅(qū)動(dòng)單級(jí)脈管制冷機(jī)的試驗(yàn)表明，采用氦做工質(zhì)能穩(wěn)定獲得-150℃的無(wú)負(fù)荷最低制冷低溫，為實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
跟常規(guī)的冰箱相比，新型熱聲冰箱以熱聲驅(qū)動(dòng)器取代了常規(guī)的機(jī)械壓縮機(jī)，以脈管制冷機(jī)取代了常規(guī)的制冷部件，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行可靠，大大增加了冰箱的使用壽命，而且沒有噪音。新型熱聲冰箱不再消耗電能，而是充分利用低品位的熱能來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷目的?；疖噧?nèi)燃機(jī)的排氣溫度高達(dá)550℃、功率在15KW以上，電廠燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的排氣溫度和功率則更高，完全能滿足熱聲驅(qū)動(dòng)脈管制冷機(jī)的工作要求，是一個(gè)理想的應(yīng)用場(chǎng)合。制成的新型熱聲冰箱正好用來(lái)改善機(jī)車車廂內(nèi)的工作條件，它在-18℃左右有100W的制冷量即可正常工作，實(shí)現(xiàn)了降低成本，節(jié)約能源，提高系統(tǒng)的熱效率的目的。同時(shí)，新型熱聲冰箱采用對(duì)環(huán)境友好的天然工質(zhì)(如氦氣)，從而避免了常規(guī)冰箱的制冷劑氟里昂對(duì)臭氧層的破壞。


圖1是熱聲冰箱結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是熱聲驅(qū)動(dòng)器高溫?zé)峁軗Q熱器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是脈管冷端熱管換熱器結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
如圖1所示，新型的熱聲冰箱具有熱聲驅(qū)動(dòng)器、脈管制冷機(jī)、載冷系統(tǒng)及冰箱箱體；所說(shuō)的熱聲驅(qū)動(dòng)器依次具有消聲氣庫(kù)1、熱端廢熱煙氣加熱器2、絲網(wǎng)型板疊3、風(fēng)冷冷卻器4及諧振管5；所說(shuō)的脈管制冷機(jī)為同軸型或U型單級(jí)脈管制冷機(jī)，它依次具有氣庫(kù)6、小孔閥7、雙向進(jìn)氣閥8、脈管9、回?zé)崞?0及冷端換熱器11；所說(shuō)的載冷系統(tǒng)及冰箱箱體依次具有熱交換器12、熱管13、載冷劑管道14、冷藏室換熱器15、冰箱殼體16、冷藏箱17、泵18；在載冷劑管道外側(cè)包裹有絕熱材料20。
如圖2所示，熱端廢熱煙氣加熱器2為采用不銹鋼制汞介質(zhì)熱管束的氣—?dú)鉄峁軗Q熱器，它具有熱管冷凝段21、中隔板22、熱管蒸發(fā)段23和諧振管通道24。其工質(zhì)選用汞(凝固點(diǎn)234.3K，正常沸點(diǎn)629.8K，臨界點(diǎn)1735K)。熱管13采用炭鋼制氨工質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)熱管。載冷系統(tǒng)的載冷劑采用MgCl2水溶液19。熱聲驅(qū)動(dòng)器采用U型對(duì)稱結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度為1.2-1.5米，諧振管直徑為0.07-0.08米，采用不銹鋼材料作外殼。
熱聲冰箱的工作原理是將500℃左右的廢熱煙氣25流過(guò)熱聲驅(qū)動(dòng)器高溫端熱管換熱器2，把熱量傳給熱聲驅(qū)動(dòng)器板疊3的熱端，使板疊熱端溫度維持在450℃左右。而板疊冷端則通過(guò)風(fēng)冷冷卻器4帶走熱量，溫度處在90℃左右。由此在熱聲板疊3中建立起一個(gè)溫度梯度，滿足了熱聲振蕩的基本要求。使驅(qū)動(dòng)器腔體內(nèi)的工作介質(zhì)(氦氬惰性氣體混合工質(zhì))產(chǎn)生熱聲振蕩，輸出壓力波，驅(qū)動(dòng)脈管制冷機(jī)，就可在一定溫度位產(chǎn)生所需的制冷量。同時(shí)，在脈管制冷機(jī)的冷頭11外側(cè)設(shè)置與之同軸的熱管凝結(jié)段套管13，如圖3所示，將冷量傳給熱管的工作介質(zhì)。通過(guò)熱管中工作介質(zhì)的相變?cè)賹⒗淞繌睦淠藢?dǎo)到蒸發(fā)段。在蒸發(fā)段處設(shè)置外擴(kuò)展銅翅片的換熱器，冷卻循環(huán)載冷劑。最后由載冷劑冷卻待冷空間——冰箱冷藏箱17。其中所用的熱管屬中低溫型圓管狀的標(biāo)準(zhǔn)熱管，由冷凝段26、絕熱段27、蒸發(fā)段28三段構(gòu)成，工質(zhì)選用氨(凝固點(diǎn)195K，正常沸點(diǎn)239.7K，臨界點(diǎn)405.3K)，殼體材質(zhì)選用與工質(zhì)相容的碳鋼。
權(quán)利要求
1.一種新型的熱聲冰箱，其特征在于它具有熱聲驅(qū)動(dòng)器、脈管制冷機(jī)、載冷系統(tǒng)及冰箱箱體；所說(shuō)的熱聲驅(qū)動(dòng)器依次具有消聲氣庫(kù)(1)、熱端廢熱煙氣加熱器(2)、絲網(wǎng)型板疊(3)、風(fēng)冷冷卻器(4)及諧振管(5)；所說(shuō)的脈管制冷機(jī)為同軸型或U型單級(jí)脈管制冷機(jī)，它依次具有氣庫(kù)(6)、小孔閥(7)、雙向進(jìn)氣閥(8)、脈管(9)、回?zé)崞?10)及冷端換熱器(11)；所說(shuō)的載冷系統(tǒng)及冰箱箱體依次具有熱交換器(12)、熱管(13)、載冷劑管道(14)、冷藏室換熱器(15)、冰箱殼體(16)、冷藏箱(17)、泵(18)；在載冷劑管道外側(cè)包裹有絕熱材料(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的熱聲冰箱，其特征在于所說(shuō)的熱端廢熱煙氣加熱器(2)為不銹鋼制汞介質(zhì)熱管束的氣—?dú)鉄峁軗Q熱器，它具有熱管冷凝段(21)、中隔板(22)、熱管蒸發(fā)段(23)和諧振管通道(24)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的熱聲冰箱，其特征在于所說(shuō)的熱管(13)采用炭鋼制氨工質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)熱管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的熱聲冰箱，其特征在于所說(shuō)的載冷系統(tǒng)的載冷劑采用MgCl2水溶液(19)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的熱聲冰箱，其特征在于所說(shuō)的熱聲驅(qū)動(dòng)器采用U型對(duì)稱結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度為1.2-1.5米，諧振管直徑為0.07-0.08米，采用不銹鋼材料作外殼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型熱聲冰箱,它具有熱聲驅(qū)動(dòng)器、脈管制冷機(jī)、載冷系統(tǒng)及冰箱箱體;所說(shuō)的熱聲驅(qū)動(dòng)器依次具有消聲氣庫(kù)、熱端廢熱煙氣加熱器、絲網(wǎng)型板疊、風(fēng)冷冷卻器及諧振管;所說(shuō)的脈管制冷機(jī)為同軸型或U型單級(jí)脈管制冷機(jī),它依次具有氣庫(kù)、小孔閥、雙向進(jìn)氣閥、脈管、回?zé)崞骷袄涠藫Q熱器;所說(shuō)的載冷系統(tǒng)及冰箱箱體依次具有熱交換器、熱管、載冷劑管道、冷藏室換熱器、冰箱殼體、冷藏箱、泵;在載冷劑管道外側(cè)包裹有絕熱材料。這種新型熱聲冰箱利用低品位的廢熱作為動(dòng)力源,通過(guò)采用對(duì)環(huán)境友好的天然工質(zhì)的熱聲驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)脈管制冷機(jī)制冷。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠,壽命長(zhǎng),成本低廉,整機(jī)完全沒有運(yùn)動(dòng)部件等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F25B23/00GK1388345SQ02112249
公開日2003年1月1日 申請(qǐng)日期2002年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月25日
發(fā)明者陳國(guó)邦, 黃永華, 湯珂 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)