谐振管的截面流通面积。
[0056]本发明，所述反馈环路(单级)、谐振管(单级或双级)及负载接管(双级)的截面流通面积为所述回热器截面流通面积的1/4。这样可保证回热器处在系统的高声阻抗位置，同时也可减小谐振管中气体振荡的粘性损失。
[0057]综上，本发明所提供的一种利用中温热源的可调式行波热声热机系统，能实现单级行波热声热机与双级行波热声热机之间的手动切换。将所述单级行波热声热机中的谐振直管113替换成顺次连接的变径管112、主室温冷端换热器101、回热器102、热端换热器103、热缓冲管104以及次室温冷端换热器105，就转换为双级行波热声热机系统。
[0058]本发明所提供的利用中温热源的可调式行波热声热机系统，由于采用了①在传统行波热声热机环路中的合适位置增加至少一级热声热机单元，使得声功在环路中逐级放大，达到提高系统热效率，降低系统起振温度的目的，并同时能做到在单级热声热机和双级热声热机之间手动切换;②在本发明中应用一种新型热声核结构，通过此结构能够实现对回热器长度的离散性调节;③将热声热机环路分成若干段，每段用法兰连接，通过更换不同长度的谐振管段，使得谐振管的总长度为1/4波长、1/2波长或3/4波长，从而实现对行波热声热机系统的频率调节;④在热声热机环路中的合适位置加装调节阀，通过控制调节阀的开度，实现对系统中压力波动和速度波动的相位调节，并保证回热器处在系统高声阻抗区域，同时还能达到控制输出声功的目的;⑤在热声热机环路中加装等径三通。通过控制非环路三通支管的长度来实现热声热机系统与外置负载的匹配性调节。
[0059]并且本发明具有如下优点:
本热声热机系统的可调性主要体现在:①热声热机级数可调;②回热器长度可调;③系统自激振荡频率可调;④压力波与速度波相位可调;⑤系统与外置负载匹配性可调。
[0060]应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种利用中温热源的可调式行波热声热机系统，其特征在于，包括顺次相连的: 用于冷却气体工质，同时保证第一回热器(102)与之接触的平面恒定在室温温度下的第一主室温冷端换热器(101); 用于发生热声效应的第一回热器(102); 用于向系统输入热能，同时保证第一回热器(102)与之接触的平面恒定在相对高温温度下的第一热端换热器(103)； 用于防止第一热端换热器(103)与第一次室温冷端换热器(105)直接接触而发生热短路现象的第一热缓冲管(104); 用于吸收因静电导热或瑞利声流而未被完全消除的余热的第一次室温冷端换热器(105)； 用于连接谐振管(107)及反馈环路的T型三通(106); 以及用于传输气体工质及调整系统声场分布的反馈环路； 所述的T型三通(106)的非环路支管与用于输出声功的谐振管(107)以及负载(108)相连。2.根据权利要求1所述的利用中温热源的可调式行波热声热机系统，其特征在于，所述的反馈环路包括依次相连接的用于传递气体工质的第一谐振直管(109a)、第一 U型弯管(109b)、第二谐振直管(109c)。3.根据权利要求2所述的利用中温热源的可调式行波热声热机系统，其特征在于，所述的反馈环路还包括顺序设置的:与第二谐振直管(109c)连接的用于传递气体工质的的第三谐振直管(113)、第四谐振直管(109d)、第二U型弯管(109e)、第五谐振直管(109f)、以及一段用于导流的第一变径管(112)、 通过所述变径管(112)连接至第一主室温冷端换热器(101); 在所述反馈环路的各部分连接处设置通过法兰(110)连接； 并在所述第三谐振直管(113)内设置调节阀(111)，通过控制调节阀(111)的开度能实现系统内压力波与速度波相位的调整，同时控制系统输出功率的大小； 所述第一次室温冷端换热器(105)和调节阀的内径与谐振管106的内径相等。4.根据权利要求1所述的利用中温热源的可调式行波热声热机系统，其特征在于，所述谐振管(107)可拆卸连接在所述T型三通(106)的非环路支管上，可更换不同长度的谐振管(107)来控制行波热声热机系统的自激振荡频率。5.根据权利要求1所述的利用中温热源的可调式行波热声热机系统，其特征在于，所述顺次相连的用于冷却气体工质，同时保证第一回热器(102)与之接触的平面恒定在室温温度下的第一主室温冷端换热器(101)、用于发生热声效应的第一回热器(102)、用于向系统输入热能，同时保证第一回热器(102)与之接触的平面恒定在相对高温温度下的第一热端换热器(103)、用于防止第一热端换热器(103)与第一次室温冷端换热器(105)直接接触而发生热短路现象的第一热缓冲管(104)、用于吸收因静电导热或瑞利声流而未被完全消除的余热的第一次室温冷端换热器(105)构成第一级行波热声热机单元； 所述的第一热端换热器(103)与一中温热源相连接。6.根据权利要求2所述的利用中温热源的可调式行波热声热机系统，其特征在于，反馈环路上设置有第二级行波热声热机单元，所述第二级行波热声热机单元也包括顺次相连的:与第二谐振直管(109c)连接的第二变径管(112b)、用于冷却气体工质，同时保证第二回热器(102b)与之接触的平面恒定在室温温度下的第二主室温冷端换热器(101b)、用于发生热声效应的第二回热器(102b)、用于向系统输入热能，同时保证第二回热器(102b)与之接触的平面恒定在相对高温温度下的第二热端换热器(103b)、用于防止第二热端换热器(103b)与第二次室温冷端换热器(105b)直接接触而发生热短路现象的第二热缓冲管(104b)、用于吸收因静电导热或瑞利声流而未被完全消除的余热的第二次室温冷端换热器(105b)o7.根据权利要求6所述的利用中温热源的可调式行波热声热机系统，其特征在于，所述反馈环路上还设置有依次连接的:用于传递气体工质的与第二次室温冷端换热器(105b)相连的第四谐振直管(109d)、第二U型弯管(109e)、第五谐振直管(109f)、以及一段用于导流的第一变径管(112); 通过所述变径管(112)连接至第一主室温冷端换热器(101); 在所述反馈环路的各部分连接处设置通过法兰(110)连接； 并在所述第二变径管(112b)内设置有调节阀(111); 通过控制调节阀(111)的开度能实现系统内压力波与速度波相位的调整，同时控制系统输出功率的大小。8.根据权利要求6所述的利用中温热源的可调式行波热声热机系统，其特征在于，由第一主室温冷端换热器(101)、第一回热器(102)、第一热端换热器(103)、用于调节回热器长度的法兰加厚垫(123)以及用于承载第一主室温冷端换热器(101)、第一回热器(102)、第一热端换热器(103)，同时使得气体工质在密封环境下工作的热声核套筒(114)组成热声热机第一热声核结构;装配时，首先将第一热端换热器(103)置入热声核套筒(114)中，由于第一热端换热器(103)工作时处在交变流体的振荡环境中，故第一热端换热器(103)与热声核套筒(114)之间为过盈配合;其次将第一回热器(102)置入热声核套筒(114)中，并与第一热端换热器(103)无缝接触。9.然后将主室温冷端换热器(101)置入热声核套筒(114)中，并与第一回热器(102)无缝接触;最后加装法兰加厚垫(123)及法兰垫片将系统密封。10.根据权利要求8所述的利用中温热源的可调式行波热声热机系统，其特征在于，所述的热声核套筒的长度大于第一主室温冷端换热器(101)、第一回热器(102)和第一热端换热器(103)的长度之和； 所述的法兰加厚垫具有互补型结构，一侧能与M型凹凸面法兰对接，另一侧能与F型凹凸面法兰对接，材料为不锈钢。11.根据权利要求8所述的利用中温热源的可调式行波热声热机系统，其特征在于，由第二主室温冷端换热器(101b)、第二回热器(102b)、第二热端换热器(103b)、法兰加厚垫(123)以及热声核套筒(114)组成热声热机第二热声核结构。
【专利摘要】本发明公开了一种利用中温热源的可调式行波热声热机系统，它是由一个或两个行波热声热机单元、反馈环路、谐振管、调节阀、负载以及必要的法兰连接件和T型三通组成的环形结构。热声热机单元包括依次相连的主室温冷端换热器、回热器、热端热器、热缓冲管、次室温冷端换热器。本发明能够在中温热源或低品位热能的加热下实现系统的起振并稳定运行，输出声功，并且提高了转换效率；并且本发明具有如下优点：本热声热机系统的可调性主要体现在：①热声热机级数可调；②回热器长度可调；③系统自激振荡频率可调；④压力波与速度波相位可调;⑤系统与外置负载匹配性可调。
【IPC分类】F03G7/00, F25B23/00
【公开号】CN105526049
【申请号】CN201510584522
【发明人】陈佰满, 焦钒, 肖汉敏
【申请人】东莞理工学院
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年9月15日