一种行波热声冷热电联供系统

摘要

本发明涉及的行波热声冷热电联供系统，其由至少三台行波热声发动机、至少一台行波热声制冷机和直线电机及谐振单元组成；行波热声发动机通过谐振单元首尾相连构成环路；行波热声制冷机一端旁接于谐振单元，另一端与直线发电机相连；系统通过行波热声发动机将热能转化成声功，行波热声制冷机利用一部分声功实现制冷，直线发电机将制冷机出口声功转化为电能，并为行波热声制冷机提供适合的相位，提高制冷机性能；各冷却机的冷却水温度升高用于生活供热；与现有技术相比，本系统可在一个装置中实现冷能与电能的同时产出，系统复杂度降低，可靠性提高，具有效率高、功率灵活等优点；可应用于太阳能、工业余热、生物质能等能源利用领域。

主权项

一种行波热声冷热电联供系统，其由至少三台行波热声发动机（1）、至少一台行波热声制冷机（2）、至少一台直线电机（3）和谐振单元组成；所述的至少三台行波热声发动机（1）通过谐振单元首尾相连以构成环形回路；每一台行波热声发动机（1）均包括：依次相连的发动机主冷却器（101）、发动机回热器（102）、发动机热端换热器（103）、发动机热缓冲管（105）和发动机次冷却器（107）；所述的行波热声制冷机（2）包括：依次相连的制冷机主冷却器（201）、制冷机回热器（202）、制冷机冷端换热器（203）、制冷机热缓冲管（205）和制冷机次冷却器（207）；其特征在于：所述的每一台行波热声发动机（1）还包括连接于发动机热端换热器（103）与发动机热缓冲管（105）间的热端层流化元件（104）和连接于发动机热缓冲管（105）与发动机次冷却器（107）间的发动机室温端层流化元件（106）；所述的行波热声制冷机（2）还包括连接于制冷机冷端换热器（203）与制冷机热缓冲管（205）间的冷端层流化元件（204）和连接于制冷机热缓冲管（205）与制冷机次冷却器（207）间的制冷机室温端层流化元件（206）；所述的行波热声制冷机（2）的一端旁接于所述的谐振单元的一端，另一端与所述的直线发电机（3）相连接；所述的谐振单元二端分别连接第一变径管（108）和第二变径管（110），所述第一变径管（108）接于每一台行波热声发动机（1）的发动机次冷却器（107）端，所述的第二变径管（110）接于每一台行波热声发动机（1）的发动机主冷却器（101）端；所述第二变径管（110）内部放置一直流抑制元件（111）；所述的直线发电机（3）由两个对置放置的直线电机组成；所述的直线电机由活塞（301）、支撑单元（302）、定子线圈（303）、动子磁体（304）及外壳（305）组成；所述的直线发电机（3）与所述的行波热声制冷机（2）相连；所述每台行波热声发动机（1）的热端换热器（103）与一高于环境温度的高温热源相连以吸收该高温热源的热量形成高温端；所述的发动机主冷却器（101）和发动机次冷却器（107）分别与冷却水相连，将热量释放给冷却水，冷却水温度升高；在每台所述的行波热声发动机（1）的发动机回热器（102）上形成温度梯度，在该温度梯度条件下，热能转化成声功；上一台行波热声发动机（1）传递过来的声功在该台行波热声发动机（1）的发动机回热器（102）中得以放大，放大的声功沿着温度梯度的正方向传播，依次经过该台行波热声发动机（1）的热端换热器（103）、发动机热缓冲管（105）、发动机次冷却器（107）和第一变径管（108）向谐振管（109）及行波热声制冷机（2）输出；一部分声功进入行波热声制冷机（2）中产生制冷效应，热量从冷端换热器（203）输送到制冷机主冷却器（201）并释放给冷却水，冷却水温度升高；行波热声制冷机（2）的冷端换热器（203）出口的声功经制冷机热缓冲管（205）及制冷机次冷却器（207）到达直线发电机（3），驱动直线发电机（3）的活塞（301）及动子磁体（304）做往复运动，动子磁体（304）在定子线圈（303）中运动，造成定子线圈（303）中磁通量的变化；定子线圈（303）中将产生用以驱动电负载的感应电动势，而完成声功到电能的转化；剩余声功沿所述谐振管（109）传播到下一台行波热声发动机（1）的发动机主冷却器（101），并在该下一台行波热声发动机（1）的发动机回热器的温度梯度下放大；如此循环构成行波热声冷热电联供系统。