[发明专利]具有螺旋流道谐振管的热声发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种热声动力装置，特别是一种具有螺旋流道谐振管的热声发动机。

背景技术

热声发动机是一种无污染，无运动部件的新型热机。图1为现有技术热声发动机的结构示意图。如图1所示，热声发动机包括顺序连接的热声转换器和谐振管4。热声转换器包括热端换热器1、板叠或回热器2和冷端换热器3。其中，谐振管4的流道由柱形直管或者带有一定锥度的直管构成。谐振管4做为热声发动机中的重要部件，主要作用是一方面调节系统的工作频率另一方面提供与热声发动机匹配的体积流，从而获得合适的压力波动量。由于热声发动机的换热能力限制和粘性阻力等引起的功耗会随着热声发动机的共振频率的增加而增加，所以，对于一个热声发动机而言，降低其共振频率，将会减小耗散，提高热声发动机的转换效率。

通常，热声发动机的共振频率主要决定于三个因素，工作气体的声速、谐振管的长度以及边界条件。为了使热声发动机的共振频率低于60赫兹，则以氦气为工质的谐振管的长度一般要在8米左右。可见，如果要在图1所示的热声发动机中制作一个频率低于60赫兹的声学共振系统，谐振管4的轴线方向上的长度会较长，增加了热声发动机的占地空间，不便于热声发动机的应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有热声发动机中，由于为降低谐振频率，谐振管的轴线方向上的长度需要较长，进而导致热声发动机的结构不紧凑，占地空间大，不便于热声发动机实际应用的问题，提供了一种具有螺旋流道谐振管的热声发动机，在不改变流道实际长度的基础上，实现热声发动机的整体尺寸大幅度缩小，从而提高热声发动机的结构紧凑性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种具有螺旋流道谐振管的热声发动机，包括顺序连接的热声转换器和谐振管。所述谐振管包括一筒体和一螺杆，所述螺杆的外壁开设有外螺纹，所述筒体的内壁与所述螺杆的外壁对合形成螺旋状流道，所述螺旋状流道与所述筒体相通，所述螺旋状流道用于在不改变流道实际长度的基础上使工质气体沿着所述螺旋状流道振荡。

由以上技术方案可知，本发明提供的具有螺旋流道谐振管的热声发动机，可以实现在不改变流道实际长度的基础上，使得热声发动机的整体尺寸大幅度缩小，提高热声发动机的结构紧凑性。

下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有技术热声发动机的结构示意图。

图2为本发明具有螺旋流道谐振管的热声发动机实施例一的谐振管流道截面的结构示意图。

图3为本发明具有螺旋流道谐振管的热声发动机实施例一的谐振管流道的结构示意图。

图4为本发明具有螺旋流道谐振管的热声发动机实施例二的谐振管流道截面的结构示意图。

图5为本发明具有螺旋流道谐振管的热声发动机实施例二的谐振管流道的结构示意图。

图6为本发明具有螺旋流道谐振管的热声发动机实施例三的谐振管流道截面的结构示意图。

图7A为本发明具有螺旋流道谐振管的热声发动机实施例三的谐振管流道的结构示意图。

图7B为本发明具有螺旋流道谐振管的热声发动机实施例三的优选谐振管流道的结构示意图。

图8为本发明具有螺旋流道谐振管的热声发动机实施例四的谐振管流道截面为方形的结构示意图。

图9为本发明具有螺旋流道谐振管的热声发动机实施例四的谐振管流道的结构示意图。

图10为本发明具有螺旋状流道谐振管的热声发动机实施例四的谐振管流道的另一结构示意图。

图11为本发明具有螺旋流道谐振管的热声发动机实施例五的谐振管流道的结构示意图。

图12为本发明具有螺旋流道谐振管的热声发动机实施例六的谐振管流道的结构示意图。

图13为本发明具有螺旋流道谐振管的热声发动机实施例七的谐振管流道的结构示意图。

图14为本发明具有螺旋流道谐振管的热声发动机实施例八的谐振管流道的结构示意图。

具体实施方式

本发明涉及的具有螺旋流道谐振管的热声发动机，包括常规热声发动机具有的热声转换器。热声转换器主要由顺序连接的热端换热器、板叠或回热器、冷端换热器组成。与热声转换器相连的谐振管，采用螺旋的方式将流道布置于一个圆筒的内侧，与现有技术相比，在没有改变流道实际长度的基础上，提高了热声发动机的结构紧凑性。下面通过在各种热声发动机上安装该具有螺旋流道的谐振管，详细介绍具有螺旋流道谐振管的热声发动机的结构。