热声制冷技术PPT课件
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制冷的热力学基础ppt课件
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T p cp
积分节流效应：当压降为一有限数值时，整个节流过程产生
的温度变化，用下式表示：
金品质•高追求
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第二节 气体膨胀制冷
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第一节 相变制冷
➢液体汽化制冷
蒸气压缩式制冷循环：以消耗电能或机械能为能量 补偿，通过压缩机对低压气体做功，使之压力升高
图2.3 蒸气压缩式制冷系统简图
➢等焓节流膨胀制冷
节流液化循环：气体液化循环是一开式循环，所用 的气体在循环过程中既起制冷剂的作用，本身又被部 分或全部地液化并作为液态产品输出
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第一节 相变制冷
➢液体汽化制冷
蒸气喷射式制冷 循环：使用热能 作为驱动能源， 利用喷射器实现 从蒸发器中抽取 蒸气并压缩到高 压
热声制冷机 ppt课件
1997年，美国Los Alamos实 验室为Cryencoy研制的燃气 驱动的液化天然气装置，这 可以说是热声热机工程化的 一次飞跃。它在115 K下液化 燃气，设计产量为1900 L/d， 冷量约7 kW。
ppt课件
7
热声制冷机在 民用方面，也 得到了一定的 发展。家用的 热声冰箱样机 已经开发出来。
ppt课件
5
1992年，Garrett等研究出 用于太空“发现号”航天飞 机的空间用热声制冷机，标 志着热声热机开始在太空领
域进入实用阶段。
ppt课件
6
美国海军研究院的Adeff和Holler 研制出以太阳能为热源的热声 制冷机。它是以太阳能为热源 的热驱动的热声制冷机。太阳 能聚集器向热声原动机提供100 W的热能，其结果产生2.5 W的 制冷量及18℃的制冷温差。
ppt课件
15
谐振管形状：谐振管的形状对热声系统的工作压比有影响。谐振管
起着影响热声热机共振频率、维持平面声场和储存部分声能的作用， 一直以来都是热声研究的热点与难点。
等截面圆柱管
渐缩锥管
渐扩锥管
ppt课件
16
谐振管形状：
有声容腔的等截面圆柱管
有声容腔的渐扩锥管
有声容腔的渐缩锥管
ppt课件
17
四、技术手段和实现方法
声制冷机。
ppt课件
9
美国的犹他州立大学声冷中心承 担了HERETIC计划中的子项目，其 目的是把热声冷却设备与微电路 集成化，制出了系统尺寸从4.0～ 0.8 cm的各种规格的样机。该项目 论证了这种微结构尺寸下的热声
设备与集成电路结合在计算机和
电子设备中热管理的有效性。
NASA Glenn Research Center研 究中心采用微机电技术开发 的基于微型斯特林热动力学 循环的制冷设备可以直接应 用在需要冷却的微电子等器 件表面，有效地去除电子设 备的热负荷，确保其优异的
ppt课件
7
热声制冷机在 民用方面，也 得到了一定的 发展。家用的 热声冰箱样机 已经开发出来。
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5
1992年，Garrett等研究出 用于太空“发现号”航天飞 机的空间用热声制冷机，标 志着热声热机开始在太空领
域进入实用阶段。
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6
美国海军研究院的Adeff和Holler 研制出以太阳能为热源的热声 制冷机。它是以太阳能为热源 的热驱动的热声制冷机。太阳 能聚集器向热声原动机提供100 W的热能，其结果产生2.5 W的 制冷量及18℃的制冷温差。
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谐振管形状：谐振管的形状对热声系统的工作压比有影响。谐振管
起着影响热声热机共振频率、维持平面声场和储存部分声能的作用， 一直以来都是热声研究的热点与难点。
等截面圆柱管
渐缩锥管
渐扩锥管
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谐振管形状：
有声容腔的等截面圆柱管
有声容腔的渐扩锥管
有声容腔的渐缩锥管
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四、技术手段和实现方法
声制冷机。
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美国的犹他州立大学声冷中心承 担了HERETIC计划中的子项目，其 目的是把热声冷却设备与微电路 集成化，制出了系统尺寸从4.0～ 0.8 cm的各种规格的样机。该项目 论证了这种微结构尺寸下的热声
设备与集成电路结合在计算机和
电子设备中热管理的有效性。
NASA Glenn Research Center研 究中心采用微机电技术开发 的基于微型斯特林热动力学 循环的制冷设备可以直接应 用在需要冷却的微电子等器 件表面，有效地去除电子设 备的热负荷，确保其优异的
制冷和低温技术原理第2章制冷方法ppt课件
一方面在吸收器中，吸 另一方面，发生后 收剂吸收来自蒸发器的 的溶液重新恢复到 低压制冷剂蒸气，形成 原来成分，经冷 富含制冷剂的溶液，再 却，节流后成为具 将该溶液用泵送到发生 有吸收能力的吸收 器，经加热使溶液中的 液，进入吸收器， 制冷剂重新以高压气态 吸收来自蒸发器的 发生出来，送入冷凝器。 低压制冷剂蒸气。
3 膨 胀 阀
4
冷却介质
冷凝器 蒸发器
2 压缩机
1 被冷却介质
蒸气压缩式制冷的基本系统图
冷凝器
膨胀阀
低温低压的 制冷剂液体 与被冷却对
象发生热交 换，吸收被 冷却对象的 热量并汽化
形成冷剂蒸 气。
低压蒸气被 压缩机吸入 ，经压缩后 形成高温高 压蒸气排 出。
压缩机排出 的高压制冷 剂气体进入 冷凝器，被 冷却水或空 气冷却、冷 凝，成高压 液体。
令直流电通过半导体热电堆，即可在 一端产生冷效应，另一端产生热效应。
高压气体经绝热膨胀即可达到较低 温度，令低压气体复热即可制取冷量。
高压气体经涡流管膨胀后即可分离冷, 热两股气流，用冷气流的复热过程即 可制冷。
3
2.1 物质相变制冷
2.1.1 相变制冷概述
液体蒸发制冷
固体相变制冷
以流体为制冷剂，通 过一定的机器设备构 成制冷循环，利用液 体汽化时的吸热效应 ，实现对被冷却对象 的连续制冷。
吸热（冷接点） 铜片
P
N
放热（热接点）
-
+
半导体制冷原理图
2. 单级热电堆式半导体制冷 的基本原理
单级热电堆：
单级热电堆式半导体制冷
将数十至数百个热电偶电堆串联，将冷端排在一起，
热端排在一起，组成热电堆，称为单级热电堆。
《制冷技术》PPT课件
制冷技术
第10讲 蒸气压缩式制冷系统组成
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1
氨系统
空调用制冷系统
制冷系统
氟利昂系统
冷藏用制冷系统
h
2
一、氨系统
流 程： 制冷剂系统 油系统 空气分离系统 泄氨系统 水系统
h
3
二、氟利昂系统
1）流程： 制冷剂系统
2）特点： *油分离器按需设置 *设回热器改善制冷循环 *安装干燥过滤器不可少
h
三、小型制冷系统实例
h
6
三、制冷系统实例
（四）冷藏运输： 1、冷藏集装箱 2、冷藏车 3、铁路保温车厢
（五）其他应用： 1、除湿机 2、低压生产干冰 3、高压生产干冰 4、低温试验箱
h
7
（一）冷藏冷冻装置：
1、直冷式电冰箱：制冷系统
冷却方式
2、冷藏陈列柜
3、螺旋带式冻结装置
4、卧式平板冻结器
（二）制冰机：
1、桶式快速制冰机
2、管状制冰机
3、片冰机
h
5
三、制冷系统实例
（三）空调： 1、分体壁挂式空调 2、落地式空调室内机 3、热泵式窗机：系统 工作过程 4、热泵式壁挂空调机 5、轿车空调装置 6、客车空调装置 7、火车空调装置
第10讲 蒸气压缩式制冷系统组成
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1
氨系统
空调用制冷系统
制冷系统
氟利昂系统
冷藏用制冷系统
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一、氨系统
流 程： 制冷剂系统 油系统 空气分离系统 泄氨系统 水系统
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二、氟利昂系统
1）流程： 制冷剂系统
2）特点： *油分离器按需设置 *设回热器改善制冷循环 *安装干燥过滤器不可少
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三、小型制冷系统实例
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三、制冷系统实例
（四）冷藏运输： 1、冷藏集装箱 2、冷藏车 3、铁路保温车厢
（五）其他应用： 1、除湿机 2、低压生产干冰 3、高压生产干冰 4、低温试验箱
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（一）冷藏冷冻装置：
1、直冷式电冰箱：制冷系统
冷却方式
2、冷藏陈列柜
3、螺旋带式冻结装置
4、卧式平板冻结器
（二）制冰机：
1、桶式快速制冰机
2、管状制冰机
3、片冰机
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5
三、制冷系统实例
（三）空调： 1、分体壁挂式空调 2、落地式空调室内机 3、热泵式窗机：系统 工作过程 4、热泵式壁挂空调机 5、轿车空调装置 6、客车空调装置 7、火车空调装置
热声制冷
在50K的温度下，获得了3W的制冷 量。
热声制冷目前的研究现状
实际上制约扬声器在热声制冷机上应用的瓶颈是扬声器驱动热 声制冷机的电声转换效率较低，普通的商用扬声器的电声转换 效率仅为3-5%，所以如何提高扬声器的转换效率是声驱动热声 制冷机急需解决的首要问题。 1995年，世界上第一台专门用于热声制冷机的扬声器由S.Garr et和G.W.Swif热声研究小组研制成功，该扬声器成功应用于一 台热声生命科学制冷机。用于冷却海军舰船上电子系统。 该制冷机获得的最大制冷量为419W,此时扬声器的输入电功为 450W,输出的声功为216W，电声转换效率高达48%，并且扬声器 的电声转换效率最高可达80%。
这次尝试开拓了太阳能应用于热声领域的探索，以及对各种低品 味能源的利用也是一个启示。
热声制冷目前的研究现状
2005 年，中国科学院的罗二仓等人研制了一台双行波斯特林循 环热声制冷机。
热机系统运行压力为3.0Mpa，运行频率为57.7Hz，输入了2.2kW 的能量。制冷机最低温度达到了-65℃，在-20℃的温度下，产生 了250W的冷量，而在0℃可以获得405W的冷量。
实际制冷机的工作频率为 500Hz，在热端保 持293K的环境温度下，获得了193K的最低制 冷温度。
热声制冷目前的研究现状
1992 年随空间穿梭机“发现号”进入太空的空间用热声制冷机 由宾夕法尼亚州立大学的S.Garret和Adeff等人在 Holfer 热声 制冷机的基础上研制成功。 该制冷机采用700W的电池做为驱动电源，系统运行频率为400Hz， 获得了118K的无负载最低制冷温度。
2006，成功了一台聚能型发动 机驱动的二级脉冲管制冷机， 获得了18.3K的最低温度。 这是目前采用热声驱动的脉冲 管制冷机所取得了最低温度。
热声制冷技术(精品课件)
可修改 欢迎下载 精品 课件
1
热声制冷原理
热声震荡
温度比α=Th/Tc＞10能产生热声震荡 温度比α=Th/Tc＜1.6热声震荡消失
管内气体 自发震荡
用手指 堵住此 口T细h 管
封闭气体的细管
热源
Tc
气体膨胀—压缩力—气流运动—气团与管壁接触换热
液氦
气团急速运动
气团与管壁的换热不完全
传热边界层的粘滞性 在管内径向（同截面）温度不同 导致传热滞后
地气温高1~2℃。
通常系统包括带潜水泵的取水井和回灌 欢迎下载 精品 课件
27
回 水 位 置
水位以上有钢套
单井换热热井（Standing column well heat pumps, SCW）也就是单管型垂直埋管地源热泵，在 水位以下 国外常称为"热井"。这种方式下，在地下水位以上用 无钢套
钢套作为护套，直径和孔径一致；地下水位以下为自
然孔洞，不加任何固井设施。热泵机组出水直接在孔
洞上部进入，其中一部分在地下水位以下进入周边岩 抽水位置
土换热，其余部分在边壁处与岩土换热。换热后的流
体在孔洞底部通过埋至底部的回水管被抽取作为热泵
机组供水。这一方式主要应用于岩石地层，典型孔径
为150mm，孔深450m。
2、流动效应和非线性效应，如工质流体中稳流的再循环效应、紊流效应等。 3、专用换热器效率有待提高。 4、设计上的简化和圆整等。
考虑到电能转化为声能、声能在共振腔中传播、在热声核心实现热声制冷、 热量从冷端传递到热端，产生的损失有：电声转换损失、声波在共振腔中的损耗、 声热转换中的不可逆损耗、换热器的效率。可得评定热声制冷机的综合COP：
压力波与温度波之间产生相位差—激发了气体的震荡
1
热声制冷原理
热声震荡
温度比α=Th/Tc＞10能产生热声震荡 温度比α=Th/Tc＜1.6热声震荡消失
管内气体 自发震荡
用手指 堵住此 口T细h 管
封闭气体的细管
热源
Tc
气体膨胀—压缩力—气流运动—气团与管壁接触换热
液氦
气团急速运动
气团与管壁的换热不完全
传热边界层的粘滞性 在管内径向（同截面）温度不同 导致传热滞后
地气温高1~2℃。
通常系统包括带潜水泵的取水井和回灌 欢迎下载 精品 课件
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回 水 位 置
水位以上有钢套
单井换热热井（Standing column well heat pumps, SCW）也就是单管型垂直埋管地源热泵，在 水位以下 国外常称为"热井"。这种方式下，在地下水位以上用 无钢套
钢套作为护套，直径和孔径一致；地下水位以下为自
然孔洞，不加任何固井设施。热泵机组出水直接在孔
洞上部进入，其中一部分在地下水位以下进入周边岩 抽水位置
土换热，其余部分在边壁处与岩土换热。换热后的流
体在孔洞底部通过埋至底部的回水管被抽取作为热泵
机组供水。这一方式主要应用于岩石地层，典型孔径
为150mm，孔深450m。
2、流动效应和非线性效应，如工质流体中稳流的再循环效应、紊流效应等。 3、专用换热器效率有待提高。 4、设计上的简化和圆整等。
考虑到电能转化为声能、声能在共振腔中传播、在热声核心实现热声制冷、 热量从冷端传递到热端，产生的损失有：电声转换损失、声波在共振腔中的损耗、 声热转换中的不可逆损耗、换热器的效率。可得评定热声制冷机的综合COP：
压力波与温度波之间产生相位差—激发了气体的震荡
制冷培训制冷技术ppt课件
实现制冷循环的工作流体称为制冷工质。分为制冷剂 （冷媒）和吸收剂。 平常把制冷剂称为制冷工质。 常 用 制 冷 剂 ： 氟 里 昂 （ R11 、 R12 、 R22 、 R123 、 R134a、R407c、R410a等）、氨（R717）、碳氢化合 物 （ R600a 、 R290 等 ） 、 水 （ R718 ） 、 二 氧 化 碳 （R744） 常用吸收剂：溴化锂水溶液、氨水溶液
十八、离心式制冷压缩机特点
单机能力大，达30000kW，效率高； 结构紧凑、体积小； 运转平稳、噪声小； 易损件少，寿命高； 能量调节方便：改变入口叶片导流角（简单但会影响效率）、导流角
加出口扩压器宽度调节、导流角加变转速； 全封闭、开启式各有特点； 单级、多级各有特点； 有多种冷媒机组可选； 电源可以有高电压3kV、6kV、10kV，省投资和维护费； 材料、精度要求高； 不适合小容量； 低负荷有可能喘振； 对工况要求高。
十九、空气源热泵特点
要有宽广的工作温度； 逆向除霜时，要防止液击； 冬季润滑油始终要加热； 供热能力与建筑物需求相反； 宜采用全封闭压缩机
二十、制冷压缩机的主要性能参数
实际输气量（吸气状态下） 理论输气量 容积效率（输气系数），实际与理论之比； 制冷量，单位容积制冷量，单位质量制冷量； 制热量； 性能系数，COP，制热、制冷； 特性曲线：制冷量、耗功量、与冷凝温度和蒸发温
T0
五、蒸汽压缩制冷循环（1、理论循环）
四大部件：蒸发器、冷凝器、膨胀阀、压缩机
五、蒸汽压缩制冷循环（ 2、过冷循环）
方法：设置过冷器、增大冷凝器面积、采用回热循环 目的：提高制冷量、减小节流损失
五、蒸汽压缩制冷循环（3、过热循环）
十八、离心式制冷压缩机特点
单机能力大，达30000kW，效率高； 结构紧凑、体积小； 运转平稳、噪声小； 易损件少，寿命高； 能量调节方便：改变入口叶片导流角（简单但会影响效率）、导流角
加出口扩压器宽度调节、导流角加变转速； 全封闭、开启式各有特点； 单级、多级各有特点； 有多种冷媒机组可选； 电源可以有高电压3kV、6kV、10kV，省投资和维护费； 材料、精度要求高； 不适合小容量； 低负荷有可能喘振； 对工况要求高。
十九、空气源热泵特点
要有宽广的工作温度； 逆向除霜时，要防止液击； 冬季润滑油始终要加热； 供热能力与建筑物需求相反； 宜采用全封闭压缩机
二十、制冷压缩机的主要性能参数
实际输气量（吸气状态下） 理论输气量 容积效率（输气系数），实际与理论之比； 制冷量，单位容积制冷量，单位质量制冷量； 制热量； 性能系数，COP，制热、制冷； 特性曲线：制冷量、耗功量、与冷凝温度和蒸发温
T0
五、蒸汽压缩制冷循环（1、理论循环）
四大部件：蒸发器、冷凝器、膨胀阀、压缩机
五、蒸汽压缩制冷循环（ 2、过冷循环）
方法：设置过冷器、增大冷凝器面积、采用回热循环 目的：提高制冷量、减小节流损失
五、蒸汽压缩制冷循环（3、过热循环）
《空调用制冷技术》课件
04
空调制冷技术应用
家用空调制冷技术
家用空调制冷技术是指应用于家庭环境的空调制冷技术，主要包括分体式空调、中 央空调等。
家用空调制冷技术的主要目的是为家庭提供舒适的生活环境，通过制冷系统实现室 内温度的调节和控制。
家用空调制冷技术需要考虑节能、环保、舒适等多方面的因素，以满足家庭用户的 需求。
商用空调制冷技术
掌握空调用制冷技术的基 本原理和系统组成
掌握空调系统的设计、安 装与维护技能
了解制冷设备的工作原理 及性能参数
提高解决实际问题的能力
学习方法
理论学习
通过课堂讲解、教材阅读等方式，掌握基本 理论知识。
案例分析
通过分析实际案例，了解空调用制冷技术在 不同场景的应用。
实验操作
通过实验操作，加深对理论知识的理解，培 养实际操作能力。
部件。
更换滤网
根据需要更换空调滤网，保证空气 质量，防止灰尘和细菌进入室内。
检查电线和连接
检查电线和连接是否完好，有无过 热或老化现象，确保用电安全。
常见故障及排除方法
1 2 3
制冷效果差
检查制冷剂是否充足，如果不足则添加制冷剂； 清洁冷凝器和蒸发器，确保没有堵塞。
噪音大
检查空调安装是否稳固，如果松动则进行紧固； 检查电机和风扇是否正常运转，如有异常则更换 。
空调系统的日常维护
01
02
03
清洁滤网
定期清洁空调滤网，确保 空气流通畅通，防止灰尘 和污垢堆积。
检查冷凝水
确保冷凝水管道畅通，无 堵塞或漏水现象，防止漏 水或排水不畅。
开关机检查
在开机和关机时，检查空 调是否正常工作，听是否 有异常声音或振动。
空调系统的定期保养
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谐振管内的气体受声压的作 用，产生绝热压缩和膨胀。热声 板叠左端的气团受到驻波的压缩， 温度升高，向板叠放热。
在热声板叠的右端，由于驻波低 压相的绝热膨胀，气团的温度低 于当地板叠温度，气团从板叠吸 热。
输入声波（声功W）-扬声器或热声发动机
室温
在声波的每一个循环中，气团将 热量从热声板叠的右端向左端传 递，使两端的温差增大。结果， 热量Qc从冷端换热器（Tc）输送 到热端换热器（Th) 释放出热量 Qh。
120-150冷吨 制冷机组 采用无油磁力悬浮 轴承压缩机 R134a制冷剂 MicroTech II™ 控 制器
12
MT II 机组 控制器 MT II 压缩机 控制器
电子膨胀阀
#1
#2
VFD启动柜
13
电子膨胀阀
视液镜察看阀体 位置 总计6386级，控 制机组制冷量 12 vac电机
14
压缩机冷却
需要的低温
5
实验证明，在板叠上产生ΔT的温差，在共 振腔中产生压力和速动的微粒， 声波和系统固有频率相同，发生共振，，产生的压力 波使气体微粒受到周期性的压缩和膨胀，气体微粒沿 板来回振动而发生位移。
气体微粒的初温为T1被绝热压缩温度升高，气体微 粒在声源驻波的作用下向左移（压力最大值处），温 度变为T2，此时微粒的温度高于叠板温度，微粒向板 传热（dQh) ，这时微粒温度为T3，在驻波作用下，微 粒向右移动，回到初始位置的过程中，经历了绝热膨 胀，温度下降为T4，此时微粒的温度低于叠板，并将 热量传给微粒(dQc) ，使得微粒的温度又恢复到T1。 从而导致右端温度降低。
压力波与温度波之间产生相位差—激发了气体的震荡
因此，气体运动与传热之间的相位差是产生热声震荡的必要条件。
2
热声驱动器（热声发动机或热声压缩机）
由于是接近管壁的气团参与换热，要产生高强度的热声震荡，采用比表 面积较大的狭道组成热声发生器最为有效。
被加热的工质在叠板中产生热声震荡， 将一部分热能变为机械能，产生声功W， 其余热量Qc作为费热通过冷却器释放到 低温热源。
k
k
fc p
K-气体热导率，ρ -气体平均密度，Cp-气体比定压热容，
δ
k-在
1
f
时间内热量通过气体扩散的距离（微米量级）
热声叠板的板间距与气体的热渗透长度有相当的数值。
热声板叠的应用，使热声总功率增大，因为与细管 相比增加了许多并行的气流通道，使得温度与压力产生 更大的滞后。
4
热声制冷机
相对应
谐振管长为1/2波长或1/4波长。
3
谐振管的要求
1、加热器、热声板叠、冷却器应置于压力和位移值的非零区。 2、加热器和冷却器由铜质翅片组成。 3、热叠板用高热容固体平板，依严格的板间距v组成。 4、板间距要求： 是重要指标、决定板叠壁与工质气团间的热接触性质、激发热震荡的重要条件。
合适的板叠间距，可导致气团与固体壁具有不良的热接触，以形成传热温差的滞 后。分析表明，平板之间的距离宜大于几倍热渗透长度值，
制冷剂冷却电机和 电子部件 电机温度过高将导 致电机轴消磁 系统不能为低温应 用。
干燥过滤器 电机冷却管路
15
TT 300型压缩机
60–100冷吨，R134a 无油，磁力轴承 两级离心压缩机 直接驱动 永磁同步电机 重量为 122公斤
16
TT 300型压缩机
1. 磁力径向轴承 2. 电机 3. 磁力推力轴承 4. 2级离心叶轮 5. 压缩机冷却电磁阀
17
磁力轴承
Y轴定 位传 定位盘 感器
叶轮
前轴 承
传感器固定盘
后轴 承
传感器固定盘
轴向轴 承
18
永久磁铁
推力轴承
线圈 电磁体
19
地源热泵
地表浅层地热资源，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热 能而蕴藏的低温位热能。其温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高， 夏季比环境空气温度低，是热泵很好的供热热源和供冷冷源，这种温度特性使 得地源热泵比传统空调系统运行效率要高 40%，因此要节能和节省运行费用 40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定， 也保证了系统的高效性和经济性。系统全部为闭式循环，不抽取地下水,不会 造成地下水的污染以及地表下陷；热泵的运行没有任何污染，没有燃烧，也没 有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。
谐振管的温度分布
温度700~1（0谐00振K管）
冷却器
W=Qh-Qc，热效率η =W/Qh
温度300K
热声驱动器的一个重要结构参数是谐振 管的长度。它和气体声速一起决定了热 声震荡的频率。
设：ν -声速，λ -波长，f-频率
ν= λf的关系，f=1000/100=10m
以氦为工质的谐波管的典型长度 0.1~10m.
板叠中的一块
6
热声制冷机性能分析
综合性能系数
冷端换热器有效负荷 热声制冷机的COP仅是商用 外界对系统的输入电功 制冷机的30%~40%。 性能不高的原因： 1、有害负荷，包括：声能的损耗引起的负荷、环境与系统间的换热、热端和冷 端间的换热、声能转化的热能。 2、流动效应和非线性效应，如工质流体中稳流的再循环效应、紊流效应等。 3、专用换热器效率有待提高。 4、设计上的简化和圆整等。 考虑到电能转化为声能、声能在共振腔中传播、在热声核心实现热声制冷、 热量从冷端传递到热端，产生的损失有：电声转换损失、声波在共振腔中的损耗、 声热转换中的不可逆损耗、换热器的效率。可得评定热声制冷机的综合COP：
7
上式
8
空间用热
声制冷机， 1992年1月随 “发现号”进 入太空。是 1/4波长的热 声机，工作压 力1Mp，工质 97%氦、3% 氩的混合物。 板叠直径 38mm、长度 79mm。由顶 部的扬声器产 生400Hz的声 波，获得3W 的冷量，冷端 温度50℃时热 力完善度16%。
第一台 9
磁悬浮离心机
10
磁悬浮超效离心机
效率更高
变频直接驱动----效率及部分负荷效率更高
无摩擦磁性悬浮轴承
二根径向/一根轴向磁性轴承
R134a环保冷媒 无油润滑，换热器传热表面无油粘附 超静噪音（150RT机组噪声低于60dBA）
11
WMC
(Water Cooled Magnetic Bearing Compressor
热声制冷技术
1
热声制冷原理
热声震荡
温度比α =Th/Tc＞10能产生热声震荡 温度比α=Th/Tc＜1.6热声震荡消失
管内气体 自发震荡
用手指 堵住此 口T细h 管
封闭气体的细管
热源
Tc
气体膨胀—压缩力—气流运动—气团与管壁接触换热
液氦
气团急速运动
气团与管壁的换热不完全
传热边界层的粘滞性 在管内径向（同截面）温度不同 导致传热滞后
在热声板叠的右端，由于驻波低 压相的绝热膨胀，气团的温度低 于当地板叠温度，气团从板叠吸 热。
输入声波（声功W）-扬声器或热声发动机
室温
在声波的每一个循环中，气团将 热量从热声板叠的右端向左端传 递，使两端的温差增大。结果， 热量Qc从冷端换热器（Tc）输送 到热端换热器（Th) 释放出热量 Qh。
120-150冷吨 制冷机组 采用无油磁力悬浮 轴承压缩机 R134a制冷剂 MicroTech II™ 控 制器
12
MT II 机组 控制器 MT II 压缩机 控制器
电子膨胀阀
#1
#2
VFD启动柜
13
电子膨胀阀
视液镜察看阀体 位置 总计6386级，控 制机组制冷量 12 vac电机
14
压缩机冷却
需要的低温
5
实验证明，在板叠上产生ΔT的温差，在共 振腔中产生压力和速动的微粒， 声波和系统固有频率相同，发生共振，，产生的压力 波使气体微粒受到周期性的压缩和膨胀，气体微粒沿 板来回振动而发生位移。
气体微粒的初温为T1被绝热压缩温度升高，气体微 粒在声源驻波的作用下向左移（压力最大值处），温 度变为T2，此时微粒的温度高于叠板温度，微粒向板 传热（dQh) ，这时微粒温度为T3，在驻波作用下，微 粒向右移动，回到初始位置的过程中，经历了绝热膨 胀，温度下降为T4，此时微粒的温度低于叠板，并将 热量传给微粒(dQc) ，使得微粒的温度又恢复到T1。 从而导致右端温度降低。
压力波与温度波之间产生相位差—激发了气体的震荡
因此，气体运动与传热之间的相位差是产生热声震荡的必要条件。
2
热声驱动器（热声发动机或热声压缩机）
由于是接近管壁的气团参与换热，要产生高强度的热声震荡，采用比表 面积较大的狭道组成热声发生器最为有效。
被加热的工质在叠板中产生热声震荡， 将一部分热能变为机械能，产生声功W， 其余热量Qc作为费热通过冷却器释放到 低温热源。
k
k
fc p
K-气体热导率，ρ -气体平均密度，Cp-气体比定压热容，
δ
k-在
1
f
时间内热量通过气体扩散的距离（微米量级）
热声叠板的板间距与气体的热渗透长度有相当的数值。
热声板叠的应用，使热声总功率增大，因为与细管 相比增加了许多并行的气流通道，使得温度与压力产生 更大的滞后。
4
热声制冷机
相对应
谐振管长为1/2波长或1/4波长。
3
谐振管的要求
1、加热器、热声板叠、冷却器应置于压力和位移值的非零区。 2、加热器和冷却器由铜质翅片组成。 3、热叠板用高热容固体平板，依严格的板间距v组成。 4、板间距要求： 是重要指标、决定板叠壁与工质气团间的热接触性质、激发热震荡的重要条件。
合适的板叠间距，可导致气团与固体壁具有不良的热接触，以形成传热温差的滞 后。分析表明，平板之间的距离宜大于几倍热渗透长度值，
制冷剂冷却电机和 电子部件 电机温度过高将导 致电机轴消磁 系统不能为低温应 用。
干燥过滤器 电机冷却管路
15
TT 300型压缩机
60–100冷吨，R134a 无油，磁力轴承 两级离心压缩机 直接驱动 永磁同步电机 重量为 122公斤
16
TT 300型压缩机
1. 磁力径向轴承 2. 电机 3. 磁力推力轴承 4. 2级离心叶轮 5. 压缩机冷却电磁阀
17
磁力轴承
Y轴定 位传 定位盘 感器
叶轮
前轴 承
传感器固定盘
后轴 承
传感器固定盘
轴向轴 承
18
永久磁铁
推力轴承
线圈 电磁体
19
地源热泵
地表浅层地热资源，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热 能而蕴藏的低温位热能。其温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高， 夏季比环境空气温度低，是热泵很好的供热热源和供冷冷源，这种温度特性使 得地源热泵比传统空调系统运行效率要高 40%，因此要节能和节省运行费用 40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定， 也保证了系统的高效性和经济性。系统全部为闭式循环，不抽取地下水,不会 造成地下水的污染以及地表下陷；热泵的运行没有任何污染，没有燃烧，也没 有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。
谐振管的温度分布
温度700~1（0谐00振K管）
冷却器
W=Qh-Qc，热效率η =W/Qh
温度300K
热声驱动器的一个重要结构参数是谐振 管的长度。它和气体声速一起决定了热 声震荡的频率。
设：ν -声速，λ -波长，f-频率
ν= λf的关系，f=1000/100=10m
以氦为工质的谐波管的典型长度 0.1~10m.
板叠中的一块
6
热声制冷机性能分析
综合性能系数
冷端换热器有效负荷 热声制冷机的COP仅是商用 外界对系统的输入电功 制冷机的30%~40%。 性能不高的原因： 1、有害负荷，包括：声能的损耗引起的负荷、环境与系统间的换热、热端和冷 端间的换热、声能转化的热能。 2、流动效应和非线性效应，如工质流体中稳流的再循环效应、紊流效应等。 3、专用换热器效率有待提高。 4、设计上的简化和圆整等。 考虑到电能转化为声能、声能在共振腔中传播、在热声核心实现热声制冷、 热量从冷端传递到热端，产生的损失有：电声转换损失、声波在共振腔中的损耗、 声热转换中的不可逆损耗、换热器的效率。可得评定热声制冷机的综合COP：
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上式
8
空间用热
声制冷机， 1992年1月随 “发现号”进 入太空。是 1/4波长的热 声机，工作压 力1Mp，工质 97%氦、3% 氩的混合物。 板叠直径 38mm、长度 79mm。由顶 部的扬声器产 生400Hz的声 波，获得3W 的冷量，冷端 温度50℃时热 力完善度16%。
第一台 9
磁悬浮离心机
10
磁悬浮超效离心机
效率更高
变频直接驱动----效率及部分负荷效率更高
无摩擦磁性悬浮轴承
二根径向/一根轴向磁性轴承
R134a环保冷媒 无油润滑，换热器传热表面无油粘附 超静噪音（150RT机组噪声低于60dBA）
11
WMC
(Water Cooled Magnetic Bearing Compressor
热声制冷技术
1
热声制冷原理
热声震荡
温度比α =Th/Tc＞10能产生热声震荡 温度比α=Th/Tc＜1.6热声震荡消失
管内气体 自发震荡
用手指 堵住此 口T细h 管
封闭气体的细管
热源
Tc
气体膨胀—压缩力—气流运动—气团与管壁接触换热
液氦
气团急速运动
气团与管壁的换热不完全
传热边界层的粘滞性 在管内径向（同截面）温度不同 导致传热滞后