《新型行波熱聲冷電聯產技術的工作機理研究》是依託中國科學院理化技術研究所，由吳張華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型行波熱聲冷電聯產技術的工作機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳張華
- 依託單位：中國科學院理化技術研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目基於熱聲學、電機學等基本原理，研究一種新型的行波熱聲冷電聯產技術的工作機理。該技術能將熱能轉換成聲能、再實現製冷與發電。研究採用聲學共振型行波熱聲發動機實現熱聲轉換、利用行波熱聲制冷機實現製冷、利用直線發電機一方面提供行波熱聲制冷機的高效工作所需的相位，另一方面將制冷機出口膨脹功轉化成電能。由此，系統可在同一裝置上實現冷、電的同時產出，滿足多能源場合的需要。該技術具有熱源適應性好、潛在效率高、可靠性好、製冷溫區寬等優點，是一種適合於分散式能源的、極具實用價值的新型冷電聯供技術。項目研究的主要內容包括：(1)聲學共振型行波熱聲發動機高效運行的工作機理及阻抗匹配規律；(2)行波熱聲制冷機與直線發電機間阻抗耦合規律；(3)整機熱-聲-冷-電間高效耦合工作機理；本項目研究將探索出一種新型的冷電聯產技術，該技術可用於太陽能利用、天然氣液化等能源領域，有助於改善我國環境污染問題及能源短缺問題。
結題摘要
項目基於熱聲學、電機學等基本原理，研究了一種新型的行波熱聲冷電聯產技術的工作機理。該技術能將熱能轉換成聲能、再實現製冷與發電。項目採用聲學共振型多級行波熱聲發動機實現熱聲轉換，再驅動行波熱聲制冷機實現製冷。直線發電機位於熱聲制冷機出口，一方面提供行波熱聲制冷機的高效工作所需的相位，另一方面將制冷機出口膨脹功轉化成電能。由此，系統可在同一裝置上實現冷、電的同時產出，滿足多能源場合的需要。該技術具有熱源適應性好、潛在效率高、可靠性好、製冷溫區寬等優點，是一種適合於分散式能源的新型冷電聯供技術，該技術可用於太陽能發電、天然氣液化等能源領域，有助於改善我國環境污染問題及能源短缺問題。在執行期內，項目按照先子系統再整機的思路逐步深入，針對以下三方面內容開展了深入研究：(1) 行波熱聲制冷機與直線發電機間阻抗耦合規律；(2) 聲學共振型多級行波熱聲發動機高效運行的工作機理及阻抗匹配規律；(3)整機熱-聲-冷-電間高效耦合工作機理。經過四年的研究，由熱聲制冷機和直線電機組成的冷電單元實現製冷量503W@110K、製冷相對卡諾效率32.3%、輸出電功665W，冷電單元最大㶲效率58.0%（效率均以入口聲功計）；四級熱聲發動機最大輸出聲功12.1kW、最大熱聲轉換效率29.3%；熱聲發動機驅動冷電單元整體實現了478.3W@110K、輸出電功575.1W，整機㶲效率7.9%。研究結果表明，項目提出的冷電聯產方案技術上是可行的，未來將進一步提高樣機功率、效率等性能，嘗試向工程化邁進。
