中高溫太陽能熱聲裝置換熱器模擬和優(yōu)化
發(fā)布時間：2020-12-10 10:21
熱聲熱機因具有結構簡單、無運動部件、使用壽命長、可靠性高,采用無污染工質等優(yōu)點,現(xiàn)己經成為能源動力領域的研究熱點。在熱聲發(fā)動機系統(tǒng)中,回熱器的振蕩換熱是沿流體通道的軸向,而加熱器振蕩換熱主要是沿流體通道徑向。目前關于加熱器徑向振蕩換熱研究的分析和數(shù)值解法還很少,在實際的加熱器工程設計中大多參照定常流的關聯(lián)式計算,這其實對振蕩流體換熱并不適用。所以本文針對加熱器幾何結構和工作運行條件對加熱器效率的影響進行了初步研究。本文從基本動量方程,傳熱方程出發(fā),考慮熱聲工質的粘性,建立了通用的熱聲裝置加熱器孔道內徑向振蕩流傳熱物理模型,并將其無量綱化。在數(shù)值計算中,本文采用徑向基函數(shù)神經網(wǎng)絡逼近的方法求解傳熱方程中的溫度,得出了等壁溫孔道內流體在正弦壓力作用下的徑向振蕩溫度分布,并得出在整個模擬區(qū)域任何位置,溫度都隨時間作周期性波動。本文使用數(shù)值積分中的梯形公式計算出無量綱積分量Q和無量綱孔徑r0 ,opt的關系,Q表示換熱器幾何結構對單位體積周期平均換熱量的影響。由此只要選定工質,加熱器長度L,壓力振幅△Pmax和振蕩頻率f,就能確定此條件下?lián)Q熱最優(yōu)孔徑的大小,從而使整個加熱器的換熱效率得到優(yōu)化。...
【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：59 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
sondhauss管另一種較早的熱聲裝置Sondhauss管[2]
端換熱器則為系統(tǒng)提供必需的溫度器結構類似于通常的換熱器，通過個換熱器之間的熱聲板疊，則由高疊有平板型、多孔材料型、細管型中針束型板疊的效率最高，平板型際應用。平板型板疊制作方便，具為便于安裝和制作，通常把平板板絲網(wǎng)型和多孔介質型熱聲板疊也得瓷等。板疊形式的選取要綜合熱聲中是必不可少的。在板疊中產生的，使得振幅增大，從而形成壓力波管的長度是決定振動頻率的最為主率。聲設計中的另一個重要參數(shù)，其值
Backhaus 和 Swift 設計制作了一臺新型行波型熱聲發(fā)動機(或稱熱聲斯特林發(fā)動機)。圖1.6 行波型熱聲發(fā)動機[35]這是 Ceperley 的設想和現(xiàn)代熱聲理論結合的成果。實驗結果表明,新型行波型熱聲發(fā)動機的熱效率(系統(tǒng)向諧振管輸出的聲功與系統(tǒng)吸收的熱量之比)可達 0.30,其相對卡諾循環(huán)效率高達 42%,這比以往的熱聲發(fā)動機效率要高出 50%以上。§1.3.5 行波和駐波混合型熱聲熱機實際熱聲熱機中的聲波既不是純粹的行波，也不是純粹的駐波，而是這兩種波形的結合。無論是駐波熱機還是行波熱機。都能實現(xiàn)熱流到功流的能量轉換，它們是分別通過可逆和不可逆過程來實現(xiàn)的。對于行波熱機來說，板疊中的孔隙尺寸非常小，只有在粘度為零的情況下才能實現(xiàn)理想的 Stirling 循環(huán)。隨著板疊孔隙尺寸的減小，氣體流過板疊時的摩擦損失顯著加大，粘性耗散損失會抑制行波振蕩，使行波熱機無法達到其潛在的效率。結果，只好適當增大板疊空隙尺寸，引入少量駐波。在行波中引入少量駐波，可以改善板疊中的臨界平衡時間，調節(jié)行波熱機在換熱過程中不可避免的熱滯后
【參考文獻】：
期刊論文
[1]二維管道內交變流動的格子-Boltzmann方法模擬研究[J]. 王勇,何雅玲,唐桂華,陶文銓. 西安交通大學學報. 2006(01)
[2]太陽能熱發(fā)電技術[J]. 李斌,李安定. 電力設備. 2004(04)
[3]基于RBF神經網(wǎng)絡的熱工過程在線自適應建模算法研究[J]. 楊戈,呂劍虹,劉志遠. 中國電機工程學報. 2004(01)
[4]大型多功能熱聲發(fā)動機的研制及初步實驗 第一部分 熱聲發(fā)動機的研制[J]. 邱利民,孫大明,張武,陳國邦,甘智華,嚴偉林. 低溫工程. 2003(02)
[5]熱聲熱機和斯特林熱機振蕩現(xiàn)象的網(wǎng)絡描述[J]. 劉益才,郭方中. 低溫與超導. 2003(01)
[6]新型RBF神經網(wǎng)絡及在熱工過程建模中的應用[J]. 劉志遠,呂劍虹,陳來九. 中國電機工程學報. 2002(09)
[7]可用于熱聲發(fā)動機的加熱方式[J]. 孫大明,邱利民,張武. 低溫與超導. 2002(02)
[8]熱聲熱機及其應用[J]. 董凱軍,羅運文. 熱能動力工程. 2000(02)
[9]熱聲學的基本理論和非線性�、�.熱聲管中的非線性聲波[J]. 馬大猷. 聲學學報. 1999(05)
[10]熱聲理論的研究及其發(fā)展[J]. 金滔,陳國邦,應哲強. 低溫與超導. 1999(03)
博士論文
[1]熱聲驅動器及其驅動的脈管制冷研究[D]. 金滔.浙江大學 2001
本文編號：2908534
【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：59 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
sondhauss管另一種較早的熱聲裝置Sondhauss管[2]
端換熱器則為系統(tǒng)提供必需的溫度器結構類似于通常的換熱器，通過個換熱器之間的熱聲板疊，則由高疊有平板型、多孔材料型、細管型中針束型板疊的效率最高，平板型際應用。平板型板疊制作方便，具為便于安裝和制作，通常把平板板絲網(wǎng)型和多孔介質型熱聲板疊也得瓷等。板疊形式的選取要綜合熱聲中是必不可少的。在板疊中產生的，使得振幅增大，從而形成壓力波管的長度是決定振動頻率的最為主率。聲設計中的另一個重要參數(shù)，其值
Backhaus 和 Swift 設計制作了一臺新型行波型熱聲發(fā)動機(或稱熱聲斯特林發(fā)動機)。圖1.6 行波型熱聲發(fā)動機[35]這是 Ceperley 的設想和現(xiàn)代熱聲理論結合的成果。實驗結果表明,新型行波型熱聲發(fā)動機的熱效率(系統(tǒng)向諧振管輸出的聲功與系統(tǒng)吸收的熱量之比)可達 0.30,其相對卡諾循環(huán)效率高達 42%,這比以往的熱聲發(fā)動機效率要高出 50%以上。§1.3.5 行波和駐波混合型熱聲熱機實際熱聲熱機中的聲波既不是純粹的行波，也不是純粹的駐波，而是這兩種波形的結合。無論是駐波熱機還是行波熱機。都能實現(xiàn)熱流到功流的能量轉換，它們是分別通過可逆和不可逆過程來實現(xiàn)的。對于行波熱機來說，板疊中的孔隙尺寸非常小，只有在粘度為零的情況下才能實現(xiàn)理想的 Stirling 循環(huán)。隨著板疊孔隙尺寸的減小，氣體流過板疊時的摩擦損失顯著加大，粘性耗散損失會抑制行波振蕩，使行波熱機無法達到其潛在的效率。結果，只好適當增大板疊空隙尺寸，引入少量駐波。在行波中引入少量駐波，可以改善板疊中的臨界平衡時間，調節(jié)行波熱機在換熱過程中不可避免的熱滯后
【參考文獻】：
期刊論文
[1]二維管道內交變流動的格子-Boltzmann方法模擬研究[J]. 王勇,何雅玲,唐桂華,陶文銓. 西安交通大學學報. 2006(01)
[2]太陽能熱發(fā)電技術[J]. 李斌,李安定. 電力設備. 2004(04)
[3]基于RBF神經網(wǎng)絡的熱工過程在線自適應建模算法研究[J]. 楊戈,呂劍虹,劉志遠. 中國電機工程學報. 2004(01)
[4]大型多功能熱聲發(fā)動機的研制及初步實驗 第一部分 熱聲發(fā)動機的研制[J]. 邱利民,孫大明,張武,陳國邦,甘智華,嚴偉林. 低溫工程. 2003(02)
[5]熱聲熱機和斯特林熱機振蕩現(xiàn)象的網(wǎng)絡描述[J]. 劉益才,郭方中. 低溫與超導. 2003(01)
[6]新型RBF神經網(wǎng)絡及在熱工過程建模中的應用[J]. 劉志遠,呂劍虹,陳來九. 中國電機工程學報. 2002(09)
[7]可用于熱聲發(fā)動機的加熱方式[J]. 孫大明,邱利民,張武. 低溫與超導. 2002(02)
[8]熱聲熱機及其應用[J]. 董凱軍,羅運文. 熱能動力工程. 2000(02)
[9]熱聲學的基本理論和非線性�、�.熱聲管中的非線性聲波[J]. 馬大猷. 聲學學報. 1999(05)
[10]熱聲理論的研究及其發(fā)展[J]. 金滔,陳國邦,應哲強. 低溫與超導. 1999(03)
博士論文
[1]熱聲驅動器及其驅動的脈管制冷研究[D]. 金滔.浙江大學 2001
本文編號：2908534
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