热声低温制冷机的工作原理

 低温制冷机的一个主要发展方向是完全运动部件。基于热声效应的热声驱动制冷机是一个重要代表，近年来发展十分迅速。简单的说，热声效应是指热能和声功之问的相互转换现象。从声学角度上，它是可压缩的流体的声振荡与固体介质之间由于热相互作用而产生的时均能量效应。可产生热声效应的流体介质必须有可压缩性、较大的热膨胀系数、小的普朗特数，而且对于要求较大温差、较小能量流密度的场合，流体比热要小、对于要求较小温差、较大能量流密度的场合，流体比热要大。因此，理想气体如空气，氦气，特别是氦气，适用于较大温差、较小能量流密度的场合;在近临界区的简单液体，如CO2简单的碳氢化合物等，适用于较小温差、较大能量流密度的场合。

热声制冷的概念是美国Los Alamos国家实验室的Wheatley等人在20世纪80年代提出的，其从本工作原理如图32-11所示。在谐振管的热端输入声功w(可由扬声器、热声发动机或其他方法提供)，谐振管中工作气体受到声压作用产生绝热压缩和膨胀。处于热声板柱左端的气团受到压缩，温度升高，于是向板叠放热。在热声板往的右端，气体绝热膨胀，Q度低于当地板柱趾度，气团从板叠吸热。这样声波的每一个循环中，气团将热量从热声波的右端向左端传递，使两端的温差增大，产生制冷效果。