[发明专利]一种串列式热声系统

权利要求书

1.一种串列式热声系统，该系统包括相互串连的至少两级热声装置；

所述第一级热声装置包括：

一个或者至少两个相互并联的λ/2声学谐振器；λ为声波波长；和

装于每个λ/2声学谐振器谐振管内驻波区的一驻波型热声发动机；装于每个λ/2声学谐振器谐振管内高阻抗行波区的行波型热声发动机，所述行波型热声发动机温度梯度与所述驻波型热声发动机的温度梯度相同；

所述最后一级热声装置包括：

一个或者至少两个相互并联的λ/2声学谐振器；λ为声波波长；和

装于每个λ/2声学谐振器谐振管内行波区的行波型热声制冷机或声电换能器，所述行波型热声制冷机的温度梯度与所述第一级热声装置的驻波型热声发动机的温度梯度相反。

2.按权利要求1所述的串列式热声系统，其特征在于，还进一步包括位于第一级热声装置和最后一级热声装置之间并与之串连的中间级热声装置；

所述中间级热声装置包括：

一个或者至少两个相互并联的λ/2声学谐振器；λ为声波波长；和

装于每个λ/2声学谐振器谐振管高阻抗行波区的行波型热声发动机，所述行波型热声发动机温度梯度与所述第一级热声装置的驻波型热声发动机的温度梯度相同。

3.按权利要求1或2所述的串列式热声系统，其特征在于，所述λ/2声学谐振器的谐振管上设有与之相连通的中空环状管；所述中空环状管所在的平面垂直于所述λ/2声学谐振器的谐振管；所述中空环状管与所述λ/2声学谐振器的谐振管相连通的连通交点与所述λ/2声学谐振器的最佳听音点之间距离小于或等于1/8λ，并且满足式p_J/U_J＝ρα/Acot(2πL/λ)，其中p_J为所述中空环状管与所述λ/2声学谐振器的谐振管连通交点的声压，U_J为所述λ/2声学谐振器的谐振管内连通交点处工作媒质的体积流速度，ρ为所述λ/2声学谐振器的谐振管内工作媒质的平均密度，a为所述λ/2声学谐振器的谐振管内工作媒质的声速，A为中空环状管的横截面面积，L为中空环状管的长度；最佳听音点是指谐振管中声压与振荡速度相位差为零的点。

4.按照权利要求3所述的串列式热声系统，其特征在于，所述中空环状管的形状为圆形、椭圆形或矩形闭合回路环状管。

5.按照权利要求3所述的串列式热声系统，其特征在于，所述λ/2声学谐振器的谐振管与所述中空环状管的管径比为2-4，所述中空环状管长度与所述中空环状管径的比为8-20。

6.按照权利要求1或2所述的串列式热声系统，其特征在于，所述的行波型热声发动机中的回热器的中心与该行波型热声发动机的λ/2声学谐振器最佳听音点之间的距离小于或等于1/8λ。

7.按照权利要求1或2所述的串列式热声系统，其特征在于，所述的行波型热声制冷机中的回热器的中心与该行波型热声制冷机的λ/2声学谐振器最佳听音点之间的距离小于或等于1/8λ。

8.按照权利要求1或2所述的串列式热声系统，其特征在于，所述驻波型热声发动机包括冷却器、加热器以及位于所述冷却器和加热器中间的热声堆，所述热声堆的中心与λ/2声学谐振器的最佳听音点之间的距离为0.025λ-0.3λ。

9.所述热声堆为板叠结构或金属丝网组成，其微孔道水力半径为热渗透层的1-2倍。

10.所述λ/2声学谐振器的工作媒质为氮气、氦气、二氧化碳、氩气、氢气或者为上述两种或多种气体组成的混合气体。