热声发电燃气采暖热水炉.pdf

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1、第35卷第7期煤气与热力Vol_35No．72015年7月GAS&HEATJu1．2015·燃气燃烧·燃具·壁挂炉·热声发电燃气采暖热水炉麦永德(广东万和新电气股份有限公司，广东佛山528305)摘要：提出一种热声发电燃气采暖热水炉，介绍研发背景、工作原理和优势，以及结构。探讨热声发电装置的结构和原理。关键词：热声发电；燃气采暖热水炉；同轴烟管中图分类号：TU996．7文献标志码：B文章编号：1000—4416(2015)07—0A15—031研发背景MPa)中引起声学自激振荡的物理现象。也就是说，极端天气导致的市电网供电中断，往往造成家高压惰性气体微团在强烈

2、的声场条件下在狭窄的流用燃气采暖热水炉无法正常工作。基于此，我们决道中来回振荡，气体微团进行压缩一放大一压缩一定研发一种热声发电燃气采暖热水炉。热声发电理放大的周期变化，并向外传播，从而实现了能量以声论的研究机构多集中于美国，国内的相关研究很少，功的形式向外传播。所谓的“声”具有通常意义上且缺乏实验研究，我公司与中国科学院理化技术研声波的概念，即一定频率的压力波动，但它的强度又究所等单位合作开发，将这种热声发电燃气采暖热远大于日常生活中接触到的声波。因此我们也把这水炉由理论变成了现实。种声场下的流动称为交变流动。产生的声功传给直2工作原理及优势线发电机的运动活

3、塞，运动活塞切割直线发电机的热声发电燃气采暖热水炉是热声发电装置与燃磁力线，从而产生电能。这就是将热能转化成电能气采暖热水炉(以下简称热水炉)I1-2]的有机结合。的基本过程。热声发电机除了将产生的电能供热声发电装置是该热水炉的核心部件。给热水炉满足正常的工作需要以外，还能将多余的在工作过程中，热水炉的分流阀将进入热水炉电能供给照明负载或其他用电负载使用。的燃气分流一部分供给热声发电装置进行燃烧发热声发电机不同于以往的外燃机、内燃机或传电，另一部分则用于满足自身的燃烧需要。同时，从统的斯特林发电机。热声发电机没有高温运动的部热水炉的回水中分流出一部分供给热声发

4、电装置进件，其压缩和膨胀过程完全由声波自身实现，活塞部行必要的冷却，巧妙地解决了热声发电装置需要冷分采用问隙配合，不存在机械运动的密封性要求和却的难题。热声发电装置内的热声发电机是指将热摩擦部件，因此热声发电装置更静音、更可靠和具备能转化成电能的部件，它主要包括热声发动机和直更长的使用寿命。线发电机，我们把能将热转成声功的区域称为热声热声发电机遵循微观斯特林热力循环，热效率发动机，把能将声功转化成电能的区域称为直线发和卡诺效率基本相同，因此本征效率高，可以高达行电机。业的最高值30％。热声发电机主要由高温换热器、热声效应是由热在弹性介质(通常为高压惰性回热器、

5、低温换热器、管道、冷却水管等部件组成，其气体，工作频率为20～1000Hz，平均压力为1～3机械加工复杂程度远比传统动力机械低，因此其制作者简介：麦永德(1972一)，男，广东新兴人，工程师，本科，主要从事燃气采暖热水炉的研发工作。收稿日期：2015—03—09；修回日期：2015—04—12·A15·第35卷第7期煤气与热力造成本大大降低。3热声发电燃气采暖热水炉的结构热声发电燃气采暖热水炉主要由热声发电装置、同轴烟管和热水炉三部分组成，见图1。电装置图3热水炉分流出部分燃气供给热声发电机(背面侧视图)热水炉图1热声发电燃气采暖热水炉烟气热声发电装置和热水炉

6、具有各自的控制系统，它们通过同轴烟管吸入燃烧所需的空气和排出烟气。热水炉将供暖回水分流出一部分进行热声发电装置的冷却，冷却热声发电装置后的水再与热水炉的供暖出水汇合，很好地解决了热声发电机的冷却O问题(见图2)。热声发电装置所需的燃气也从供给热水炉的燃气中分流部分出来使用，实现了有效共a．正回视图b．左视图享(见图3)。1．支架面板2．电能输出插口3．显示屏4．开关5．安装支架6．烟管接头7．燃烧器8．减振弹簧9．热声发电机10．电路板11．干电池组12．燃气比例阀图4热声发电装置的结构3．1．2热声发电机的结构热声发电机的结构见图5。高温端换热器的作用是吸收

7、燃气燃烧产生的热量，热量传递到回热器时转化成声功，由于热量不能100％进行转化，剩余的热量便转递到室温端换热器。热声理论指出，对于热声发电机，回热器中的声功流向必须与回热器的温度梯度同向，才可实现将热能转化为声功。图冷却水回5中箭头分别标示了声功流向与温度梯度。热声理论认为，回热器是实现功热转换的关键部件，它并非图2热水炉分流出部分供暖回水冷却热声发电装置(正面侧视图)传统理论认为的仅是起到蓄热与放热作用的热力海3．1热声发电装置绵。热声理论中的介观热力学理论对回热器工3．1．1热声发电装置的结构作原理进行了定性的解释：众多气体微团在其平衡热声发电装置的结构见

8、图4，一般包括燃烧器、位置附近振动，与