[实用新型]基于振荡流热管的热声制冷装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于振荡流热管的热声制冷装置。

背景技术

对热声制冷装置而言，板叠是其核心部件，热声制冷效应就发生在板叠当中。在板叠的冷热端分别放置高低温换热器，用来进行热交换。发生器主要功能是维持共振腔中的驻波。在声波作用下，气体在板叠中振荡，周期性的压缩和膨胀。在声波的压缩和膨胀作用下，一个沿板叠轴向的平均温度梯度形成，同时假设气体为非粘性理想气体，对进行声振动的介质，若在其最稠密的时候向其提供能量，而在其稀疏时从其中吸取能量，声振动就会得到加强(热能转变为声能)。反之，若在最稠密的时候从中吸取能量，而在最稀疏时向其提供能量，声振动就会得到衰减(声能转变为热能)。冷热端换热器是热声驱动器的重要组成部件，它与加热器共同帮助板叠建立温度梯度，从而为热声发动机产生并维持声振荡创造必要条件。目前热声制冷装置中目前普遍采用水换热器，由swift的研究工作以及汤珂博士论文中相关模拟计算结果可知，在不导致换热性能严重恶化的情况下，适当地缩短水冷却器的长度可减小水冷却器中由于粘滞和热驰豫作用导致的声功率损失，从而强化热声发动机中的声振动，增大输出压力波的振幅和压比。由此可见，换热器的性能对热机的性能具有很大的影响。然而，目前热机中普通采用的水冷等形式的换热器的换热效率不高，造成整体制冷效率偏低，因此寻求一种换热效率较高的换热器显得尤为重要。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决上述不足，提供一种采用振荡流热管换热器取代热声制冷装置中目前普遍采用的水换热器，使其具有更高的换热效率，从而可提高其整体制冷效率的基于振荡流热管的热声制冷装置。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种基于振荡流热管的热声制冷装置，它包括一个共振腔，在共振腔内设有冷端换热装置和热端换热装置，两换热装置间设有板叠，所述冷、热端换热装置分别为一组振荡流热管。

所述共振腔内充满气体介质。

所述振荡流热管为抽真空后注入工质的蛇形细管。

所述工质为水或乙醇或丙酮。

所述板叠为平行板叠。

所述振荡流热管与共振腔正交放置。

本实用新型的基于振荡流热管的热声制冷装置，它包括充满气体的共振腔、放置在共振腔中的平行板叠、冷热端换热装置及声波发生器，冷热端换热装置采用振荡流热管来实现高效换热。振荡流热管为蛇形的细管，抽真空后注入工质。蛇形细管采用铜管等金属管，内径为1～5mm，管内工作介质为水、乙醇、丙酮等，管内真空度为1×10^-1～1×10^-2，充液率为40％～70％。振荡流热管替代热声制冷装置中的常规换热器，将热管弯制成一定的形状，置于共振腔中。

振荡流热管(Oscillating Heat Pipe，OHP)又称脉动热管(Pulsating Heat Pipe，PHP)、弯曲毛细管热管、自激振荡流热管等，是由日本学者Akachi首先于九十年代初提出的，它是把金属毛细管弯曲成蛇形结构，内部无需任何毛细吸液芯。振荡热管的工作原理：在一封闭的蛇形回路毛细管路中，充有一定量的工作介质，该介质在表面张力及冷热端温差的作用下形成汽液塞状流随机地出现在蛇形回路中，通过相变(蒸发和冷凝)和汽液振荡实现热量传递。

本实用新型的热管管束与共振腔正交放置，毛细管可以任意弯曲，根据实际空间可以将热管做成各种不同的形状。

本实用新型所提供的技术与现有技术相比，具有以下优点：

采用振荡流热管换热器，具有更高的换热效率，从而可提高其整体制冷效率。振荡流热管换热器本身具有结构简单，成本低，运行可靠，可以随意弯曲，启动迅速等优点。本实用新型的换热装置结构简单，基本无运动部件；工质为惰性气体，不对环境造成污染。本发明的实施可有效地提高热声制冷的效率，具有极大的推广价值，可有效地推动电子元器件冷却技术的发展，提高其性能，扩大其应用范围。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2振荡流热管结构示意图。

其中，1.声波发生器，2.热端换热装置，3.板叠，4.冷端换热装置，5.共振腔，6.振荡流热管。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。

图1中，本实用新型包括充满气体的共振腔5、放置在共振腔5中的平行板叠3、热端换热装置2、冷端换热装置4及声波发生器1组成。