交变振荡流回热器的实验研究

论文摘要

回热器是斯特林或热声斯特林热机(包括制冷机)的核心部件,其性能直接影响整机效率和特性。随着现代斯特林和热声技术的发展,对回热器本质(如有源特性)的认识正在不断深入,是新的学术观点。以往基于稳态流的实验数据和相关关系式已不能很好地预测装置的性能,实际的回热器是工作在振荡流条件下,其流动与传热特性与稳定流条件下的特性存在明显的差别,特别是在斯特林的发展趋于更高频率的振荡工作条件下,误差更为显著。目前,振荡流回热器的特性研究已成为重要的研究课题。论文的研究主要是为振荡流作用下回热器的特性研究提供实验测试平台,同时研究振荡流回热器的流动、换热及有源特性。首先,研制了回热器振荡流压降特性实验平台,为回热器提供实际的工作条件,实验研究得出了回热器处于不同空隙率、丝网堆叠长度、堆叠方式以及温差时的动态压降特性。探讨了回热器的轴向导热和轴向净热流特性作为评估回热器换热性能的标准。实验结果表明,编织丝网型回热器的动态压降与回热器的长度及孔隙率几乎成线性关系,而在实验的相同条件下与丝网的堆叠方式无明显关联;此外,回热器的动态压降随回热器两端温差的增加而增大,与温差变化方向无明显联系。同时,根据回热器的热声特性最终体现在对整机性能的影响这一思路,研制了热声斯特林声功放大特性的实验系统方案,以此来研究回热器的声功放大和选频特性,实验评价回热器的热声性能及有源的本质。此外,详细介绍了目前研究工作中用到的传感器和仪器的测量方法,研制了用于传感器标定的装置,提出了实用的标定方法和操作流程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 斯特林机回热器研究现状
• 1.3 全文主要内容
• 2 回热器动态压降及换热特性研究
• 2.1 引言
• 2.2 回热器动态压降特性实验系统介绍
• 2.3 测试装置介绍
• 2.4 动态数据采集系统
• 2.5 实验步骤
• 2.6 实验结果分析
• 2.7 回热器动态换热特性探究
• 2.8 本章小结
• 3 回热器的有源特性探究
• 3.1 引言
• 3.2 实验系统理论模型及实验方案
• 3.3 测试装置介绍
• 3.4 数据采集系统
• 3.5 回热器声功放大及选频特性探讨
• 3.6 本章小结
• 4 实验测量过程中的传感器标定
• 4.1 引言
• 4.2 传感器标定意义
• 4.3 位移及压力传感器的标定方法
• 4.4 本章小结
• 5 全文总结
• 5.1 研究工作回顾
• 5.2 研究中遇到的问题
• 5.3 对进一步工作的展望
• 附录1. 电加热器温度控制与无油压缩机控制电气总图
• 附录2. 温差法热量测试原理
• 附录3. 位移传感器与直线压缩机间的安装问题讨论
• 附录4. 作者攻读硕士学位期间参与发表的论文及获得的奖励
• 致谢
• 参考文献