直线电机驱动双作用行波热声热泵的理论与实验研究.pdfVIP

直线电机驱动双作用行波热声热泵的理论与实验研究 Vo1．35，No．5 October，2014 文章编号：0253—4339(2014)05—0007—07 doi：10．3969／j．issn．0253—4339．2014．05．007 直线 电机驱动双作用行波热声热泵的理论与实验研究 赵 阳。， 陈燕燕 罗二仓 周 远 (1中科院低温工程学重点实验室 中科院理化技术研究所 北京 100190；2中国科学院大学 北京 100049) 摘 要 采用蒸气压缩循环的传统热泵在较低的环境温度工况下工作时．其运行效果及效率均有所下降，对此本文首先提出了 一 种全新的热泵系统，即由直线电机驱动的双作用行波热声热泵环路系统，并在模拟优化计算的基础上取环路系统中的一个独 立单元搭建了系统测试实验平台。通过改变运行工况 ，对双作用热声热泵的核心部件进行了初步测试，实验结果验证了计算模 型的准确性 ，且实验重复性较好。在现有实验条件下，环境温度 一20℃，供热温度 50℃，热泵核心部件净消耗声功不超过200 w，单元热泵实验台的泵热量最高可达到260W，此时制热COP可达到2．1。通过调节声场特性改变输入到系统中的声功，在上 述温度工况下可获得最大制热COP为2．4：如果环境温度升高至0cc，系统制热COP还可以提升至3．0以上。 关键词 低温热泵；行波双作用 ；热声热机；交变流动 中图分类号 ：TQ051．5；TB61 1 文献标识码：A NumericalSimulationandExperimentalStudyonaLinear-compressor Driven Traveling—waveThermoacousticHeatPump ZhaoYang · ChenYanyan LuoErcang ZhouYuan (1．TheKeyLaboratoryofCryogenicsofCAS，TechnicalInstituteofPhysicsandChemistry，CAS，Beijing，100190， China；2．GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing，100049，China) Abstract Heatpumpsystems，offeringeconomicalalternativesinrecoveringwasteheatfrom differentsourcesforvariousindustrial，com— mercia1andresidentialapplications，isconsideredtobeaveryenvironmentally—friendlyheatandpowertransfersystem．Inthispaper，to solvetheproblemsoftraditionalvaporcompressionheatpump，anoveltravelling—wavethermoaeousticheatpump (TⅥrTAHP)ispresen· tedtomeettherequirementofworkinginultra-low temperature．Baseonthetheoreticalsimulationandstructureoptimization，wehave builtanexperimentalapparatusofrpreliminarytest．whichisonlyonesingleunitofthewholeTWTAHPsystem．Resuhsshow thatthe simulationandthetestingresultswereagreeableasexpected．Underthe 一20oC environmenttemperatureandthe50oC heatingtempera— ture，wecouldobtainamaximal COPof2．1and260W heatpumpingcapac