[发明专利]一种双作用热声压缩机系统

说明书

技术领域

本发明涉及能源动力技术的热声压缩机系统，特别涉及一种双作用热声压缩机系统。

背景技术

压缩机是提高气体压力的一种流体机械，在能源与动力领域被广泛应用，是制冷机的心脏，为制冷循环提供动力。压缩机主要可分为两大类：容积式压缩机和速度式压缩机。容积式压缩机是较为常用的结构形式，图1所示为一种典型的容积式压缩机结构示意图。活塞10向右运动时，气缸11容积增大，内部压力降低，进气管路8上单向阀打开(排气管路上的单向阀关闭)，低压气源的气体进入气缸；活塞向左运动时，气缸容积减小，内部压力升高，排气管路上的单向阀打开(进气管路上单向阀关闭)，气缸内的气体进入高压气源。这种结构的压缩机工艺成熟，已经获得了广泛的应用，但是这种压缩机一般采用电能驱动，在电能缺乏的场合受到了限制，同时其内部有较多的机械运动部件，使用寿命也是有限的。热声发电机是一种新型的能量转换装置，它利用热声效应将热能转化为声波形式的机械能，再利用直线发电机将机械能转换为可方便使用的电能。热声发电机是以外热源为驱动，可以充分利用工业废热、太阳能等作为其驱动热源，在电能缺乏的场合有着广阔的应用前景。图2为现有技术中一种双作用热声发电机的结构示意图。它主要由三个基本单元组成，每个基本单元包括依次连接的第一室温换热器1，回热器2，高温换热器3，热缓冲管4、第二室温换热器5和直线发电机12。高温换热器吸收外界热量，在回热器内将热能转换为声波形式的机械能，推动直线发电机往复运动，将机械能转换为电能输出。

我们知道将机械能转换为电能存在一个转换效率的问题，一般直线电机的转换效率在80％左右，也就是说有20％左右的机械能被损失掉。另外直线电机的工艺要求非常严格，成本较高。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中的机械能转换为电能存在的转换效率低和直线电机工艺要求非常严格及成本较高的缺陷，而提供一种能够降低生产成本，提高使用寿命的双作用热声压缩机系统。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的双作用热声压缩机系统，其具有至少三级基本单元，每级基本单元均由一个热声转换装置和一个压缩管路系统组成，所述热声转换装置由依次连接的第一室温换热器1、回热器2、高温换热器3、热缓冲管4、第二室温换热器5和装有液体的U型管6组成，该U型管6垂直管上部液体液面之上分别具有左空腔和右空腔，所述热声转换装置的第二室温换热器5通过所述左空腔与U型管6连接；上一级基本单元的热声转换装置的右空腔与下一级基本单元的热声转换装置的第一室常温换热器1相连，末一级基本单元的热声转换装置的右空腔与首级基本单元的热声转换装置的第一室常温换热器1相连，以使至少三级基本单元的热声转换装置依次首尾相连构成一个环路；所述压缩管路系统由一低压气源、一高压气源、进气管路8、排气管路9及单向阀组成；所述低压气源通过进气管路8和单向阀分别与每一级基本单元的U型管6的左空腔相连通；所述高压气源通过排气管路9和单向阀分别与每一级基本单元的U型管6的左空腔相连通。

本发明提供的双作用热声压缩机系统，其具有至少三级基本单元，每级基本单元均由一个热声转换装置和一个压缩管路系统组成，所述热声转换装置由依次连接的第一室常温换热器1、回热器2、高温换热器3、热缓冲管4、第二室温换热器5和装有液体的双U型管61组成，该双U型管61的垂直管上部液体液面之上分别设有左空腔、中空腔和右空腔，所述第二室温换热器5通过所述左空腔与所述双U型管6连接；上一级基本单元的热声转换装置的右空腔与下一级基本单元的热声转换装置的第一室常温换热器1相连，末一级基本单元的热声转换装置的右空腔与首级基本单元的热声转换装置的第一室常温换热器1相连，以构成所述至少三级基本单元的热声转换装置依次首尾相连构成一个环路；所述压缩管路系统由一低压气源、一高压气源、进气管路8、排气管路9及单向阀组成；所述低压气源通过进气管路8和单向阀分别与每一级基本单元的双U型管液柱6的中空腔相连通；所述高压气源通过排气管路9和单向阀分别与所述每一级基本单元的双U型管6的中空腔相连通。

所述的双作用热声压缩机系统为多级串联的双作用热声压缩机系

统：即通过上一级双作用热声压缩机系统的高压气源与下一级双作用热声压缩机系统的低压气源相连通而形成双作用热声压缩机系统的多级串联。

本发明的优点如下：

本发明采用液柱替代了传统类似结构中的直线发电机，直接利用系统转换出的机械能，结构更加简单实用，大大降低了系统加工制造成本，也提高了系统的可靠性。

附图说明