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太阳能热声发电传统型行波热声发动机

2022/07/16207 作者:佚名
导读:1999年,B ackhaus等设计制作了第一台具有一定实用价值的行波热声发动,该发动机由一个环路与一根驻波谐振管组成,环路部分如图2所示,驻波谐振管长度约为3.74 m,主要部分内径为10.2 cm。环路位于驻波谐振管的速度节点附近,大幅提高了回热器的声阻抗,有效地降低了回热器的粘性损失。环路各部分尺寸的合理设计使得回热器处于行波声场,提高了热声转换效率。此外,该结构还抑制了Gedeon流‘)和

1999年,B ackhaus等设计制作了第一台具有一定实用价值的行波热声发动,该发动机由一个环路与一根驻波谐振管组成,环路部分如图2所示,驻波谐振管长度约为3.74 m,主要部分内径为10.2 cm。环路位于驻波谐振管的速度节点附近,大幅提高了回热器的声阻抗,有效地降低了回热器的粘性损失。环路各部分尺寸的合理设计使得回热器处于行波声场,提高了热声转换效率。此外,该结构还抑制了Gedeon流‘)和Rayleigh流等对发动机效率有着重要影响的质量流效应。实验在热端温度为725℃的条件下,获得710W声功,热效率 30%,可与内燃机、斯特林机相当。之后,该结构成为典型的行波热声发动机结构而被广为研究。

在国内,中科院理化所、浙江大学等机构对传统型行波热声发动机也开展了研究,进一步验证了行波热声发动机相对于驻波热声发动机所具有的优势。2005年,中科院理化究所罗二仓等研制了一台聚能型行波热声发动机,采用一根锥形谐振管代替了原来的等径谐振管,抑制了谐振管内高阶谐波的产生,使能量有效地集中在基频模态上,从而大幅度提高了基频模态的压力幅值与压比。在热端温度为670 0C的条件下,发动机在实验中获得了1.3以上的压比。在输入功率为2960W时,可获得451 W的净输出声功。实验中还观测到了最低730C的起振温度,验证了热声发动机用于回收低品位能源的可行性。在随后的实验中,他们又相继获得了801 W 和1479W的净输出声功。

总体上看,传统型行波热声发动机作为最早的行波热声发动机具有很大的意义,它使得热声发动机的研究进入了一个全新的阶段。然而,由于谐振管及反馈管等较大尺寸管道的存在,传统型行波热声发动机存在功率密度低、声功损耗大、功率放大困难等问题,阻碍了其进一步实用化地发展。

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