行波熱聲熱機是指行波占回熱器內聲場主要成分的熱聲熱機，對於行波熱聲發動機來說，其熱力循環過程類似於斯特林循環，本身有著準靜態平衡過程的優勢，其熱聲轉換的效率相對會比較高。
基本介紹
- 中文名：行波熱聲熱機
- 外文名：traveling-wave thermoacoustic heat engine
- 一級學科：工程技術
- 二級學科：電力技術
- 特典：行波占回熱器內聲場主要成分
- 套用：熱聲熱機
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定義
行波占回熱器內聲場主要成分的熱聲熱機。
熱聲熱機
傳統的熱機是基於一定的熱力循環，利用其機械運動實現對工作介質狀態的控制，完成熱能和機械能之間的轉化。熱聲技術基於熱聲效應使得熱能與聲能之間能夠實現相互轉換，即在滿足一定條件下可以將輸入的熱能轉化為聲能，產生熱致聲效應或聲致冷效應，構成熱聲發動機或熱聲制冷機。基於熱聲效應工作的發動機和制冷機有著傳統熱機無法與之媲美的優點：（1）結構簡單，無運動部件，系統穩定性高，使用壽命長；（2）工作介質主要為惰性氣體，符合現代國際提倡的綠色環保理念；（3）可利用太陽能、工業廢熱等低品質熱源驅動熱聲發動機，這些措施對提高能源綜合利用的效率有著非常積極的意義。
在日常生活和國防事業中越來越多的運用到紅外探測器、天然氣液化、血液保存和磁共振成像系統超導磁體冷卻、礦物磁分離，使得製冷與低溫技術無處不在。隨著空間技術、信息技術、生命科學等現代科學技術和工業技術的發展，對低溫制冷機的性能要求越來越苛刻，需要更加環保、經濟、高效的製冷技術。研究者一直致力於新型製冷系統的開發和改善，G-M型制冷機和Stirling制冷機在現代工業和空間技術得到了廣泛的運用，分置式斯特林制冷機及脈管制冷機等製冷系統也成為了國內外學者研究的重點，但是上述製冷系統存在運動部件會產生磨損、不易密封，影響了製冷效率，降低了系統工作壽命。為了克服此類製冷系統的缺點，用熱聲發動機取代機械壓縮機驅動脈管制冷系統是一種理想的方案。
研究進展
1979年，美國GeorgeMason大學Ceperley等首先提出了行波熱聲發動機的概念；1998年，日本Yazaki等搭建的世界上第一台行波熱聲發動機，觀測到了行波性質的熱聲自激振盪；1999年，Backhaus等設計的新型行波熱聲發動機熱聲轉換效率達到了30%。
國內在行波熱聲發動機的研究領域同樣達到了國際先進水平。2001年，中科院李青教授等建立高頻行波熱聲發動機實現了高頻（528Hz）和低頻（76Hz）兩個模態及其模態的跳遷；2003年，浙江大學邱利民等建立的氦氣工質的大型行波熱聲發動機，獲得了諧振頻率為45Hz、壓比為1.19的聲波；2012年，中科院童歡等提出雙作用行波熱聲熱泵的流程，研究結果顯示相對卡諾效率在59.7%~60.1%。
2003年，中科院羅二倉等建立的行波熱聲制冷機，工作頻率57Hz，氦氣工質壓力3.1MPa，冷端溫度達到了-20°，獲得80W的製冷量，隨後其行波型熱聲發動機驅動的行波制冷機，系統振盪頻率67.5Hz，氦氣壓力為3MPa，冷端溫度在-22°時獲得了300W的製冷量輸出；2012年，中科院楊卓等提出了一種新型熱聲製冷—雙作用行波熱聲制冷機，從壓比、效率等多角度考慮，該系統更適合行波熱聲制冷機的耦合工作，具有潛在的高效率。
