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热驱动热声制冷技能是一种新式的制冷技能，它依据可压缩性气体工质的往复运动与附近固体壁面之间的杂乱的热相互作用（热声效应）而作业。其间，热声发动机使用温差发生声波方式的机械功（声功），而热声制冷机则耗费声功发生温差泵热，即发生制冷效应。该技能一般都会选用惰性气体工质，没有机械运动部件或运动部件很少，因而具有工质环保、可靠性高以及紧凑等长处，被认为是一种具有巨大使用远景的新一代制冷技能。但是到现在，国内外报导的室温温区的热驱动热声制冷机的功率遍及较低，在空调制冷温区的热制冷系数（COP）一般不逾越0.5，难与商业化的吸收式制冷技能比较（单效溴化锂-水吸收式制冷体系的COP在0.7左右，而双效体系的COP可达1.2）。因而，进步热驱动热声制冷体系的COP是当时完成其产业化使用的严重科学技能问题。 中国科学院理化所低温与制冷研讨中心罗二仓研讨员课题组从多场协同的原理动身，初次提醒了声场、温度场以及能流场相互耦合以及完成高效热声转化的作业机制，在此基础上提出了高效的热驱动热声制冷作业流程，使得发动机和制冷机不只完成了高效的行波声场转化，并且完成了不同加热温度下发动机中声功发生与制冷机中声功耗费的抱负匹配，从而大幅度提升了体系的整机热制冷功率。试验中选用氦气作为工质时，当加热温度为450 °C时，在规范空调制冷工况下（环境和温度35 °C，制冷温度7 °C）取得的COP到达1.12，制冷功率为2.53 kW。在附近的制冷工况下，该COP是以往报导同类型样机顶配水平的2.7倍，并逾越了现有吸附式和单效吸收式制冷技能的水平，可比美部分双效吸收式制冷体系。理论猜测当加热温度逐渐提升至燃气焚烧的温度时（~700 °C），该体系可取得逾越直燃型双效吸收式制冷体系的COP（1.5以上）。该研讨为热声制冷技能的产业化进程迈出了要害一步。相关研讨以A highly efficient heat-driven thermoacoustic cooling system为题宣布在Cell旗下期刊Cell Reports Physical Science上，论文榜首作者为理化所2021级直博属相磊，通讯作者为理化所罗二仓研讨员与吴张华高级工程师。
此外，比较氦气，氮气作为一种更常见、经济的工质，亦非常具有使用远景。选用氮气作为工质时，在规范空调制冷工况下该体系试验的COP仍能到达0.49，且展示出与氦气不同的作业特性。数值核算依据成果得出，如对体系结构尤其是回热器填料进行优化改善后，其COP还可大幅度的进步。相关研讨以An efficient and eco-friendly heat-driven thermoacoustic refrigerator with bypass configuration为题宣布在物理学期刊Applied Physics Letters上，并被修改选为亮点论文（Featured Article），且遭到美国物理学联合会《科学之光》（AIP Scilight）的专访报导。论文榜首作者为理化所2021级直博属相磊，通讯作者为理化所罗二仓研讨员与吴张华高级工程师，理化所为榜首兼通讯作者单位。 上述研讨作业得到国家自然科学基金委、科技部以及中国科学院等单位的项目支撑。 |
