研究人员开发高效热驱动热声制冷机

中国科学院理化技术研究所(TIPC)罗二仓教授领导的研究人员及其合作者开发了一种创新的热驱动热声制冷机(HDTR)，其具有新颖的旁路配置，可显着提高热声制冷机的效率。这项技术。

该研究于 2 月 1 日发表在《细胞报告物理科学》上。

HDTR 被认为是一种新的、有前途的冷却技术，具有许多优点。例如，它没有移动部件，使用环保物质(例如氦气和氮气)，并且高度可靠。然而，其相对较低的效率阻碍了其商业应用。

HDTR的效率可以通过性能系数(COP)来估计，即输出冷却功率与输入加热功率的比率。对于现有的先进直接耦合 HDTR，研究人员发现，随着加热温度的升高，COP 出现意外下降。此外，他们还发现了原因：这些系统中存在温度匹配限制，阻碍了高加热温度下 COP 的改善。

为了克服这个障碍，研究人员提出了一种创造性的旁路配置来消除温度匹配约束。这种新颖的配置允许旁路部分声功率，从而实现高加热温度下发动机单元和冷却器单元之间的高效声功率匹配。

从而使系统实现能量流场协同，显着提高效率。研究人员随后建造了一个千瓦级的 HDTR 原型机。使用氦气作为工作气体，他们在加热温度、环境温度和冷却温度分别为 450 °C、35 °C 和 7 °C 的情况下，获得了创纪录的实验 COP 1.12，冷却能力为 2.53 kW。该 COP 比现有 HDTR 取得的最佳结果高出 2.7 倍。

研究人员表示，在室温热驱动制冷领域，他们的新型HDTR技术不仅优于吸附式制冷机和单效吸收式制冷机，而且与双效吸收式制冷机相当。这些结果凸显了这种新颖的 HDTR 技术在商用空调应用中的巨大前景。

与氦气相比，氮气是一种更丰富、更经济、更环保的制冷剂。因此，研究人员还使用氮气测试了系统的性能。COP 结果优于 TIPC 之前报告的结果。该研究发表在1月8日的Applied Chemistry Letters 上，并得到了Scilight的专门报道。

研究人员声称，由于高效利用高温热能，新型 HDTR 系统本质上比吸收式制冷机具有更高的 COP。他们的数值分析表明，在超过 800 ℃ 的加热温度下，所提出的 HDTR 系统的潜在 COP 值为 2。

研究人员表示，他们将对当前系统进行一些修改，提高加热温度，以进一步提高系统的冷却性能。做出这一改变后，他们预计在可预见的将来实现超过双效吸收式冰箱的 COP。

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