声学共振环路系统 声学共振环路系统

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       声学共振型热声发动机是行波热声发动机中的一种,通过在一个波长的环路上布置多个热声发动机核心单元来构建一个发动机,除具备传统热声发动机的优点外,还具有功率密度高的特点,适合于大功率场合。与机械共振双作用系统相比,由于电机旁置于系统环路,从而显著降低了与热声单元间的耦合特性,更利于系统的设计与实际运行调节。

       本课题组通过引入热缓冲管,提出新型环路声学共振系统,可实现kW~MW级输出。2013年,原理验证性实验取得初步成果!如图1所示,三单元系统在热端温度低于650℃时,无负载压比接近1.3;带一组对置电机成功输出400W电功,为未来大功率热声热机的发展提供了新的方向。2014年,课题组进一步优化设计了一套可实现三单元~六单元组合的发电系统,如图2所示,该实验原理样机最大声功输出达到10kW,发电功率达到7.2kWe,最高发电效率达到20%,是迄今国际上研制成功的最大发电功率的热声发电系统(目前国际上最大发电功率仅为1kWe)。

图1,声学共振型热声发动机原理样机及其性能曲线

图2,三~六单元声学共振型热声发动机及六单元性能曲线