來源：中國新聞網
中新網北京2月3日電 (記者 孫自法)記者2月3日從中國科學院理化技術研究所(理化所)獲悉，該所科研團隊最新研究提出一類新型高效熱聲制冷機的流程設計方案，利用該方案開發的熱驅動熱聲制冷機，其能效比遠超同類別系統，可媲美部份雙效吸收式制冷系統，從而推動新一代制冷技術——熱聲制冷技術的產業化行程邁出關鍵一步。
這項熱驅動熱聲空調制冷研究重要突破，由中國科學院理化所低溫與制冷研究中心羅二倉團隊完成，兩篇相關成果論文近日分別在國際專業學術期刊【細胞報告物理科學】(Cell Reports Physical Science)、【套用物理學快報】(Applied Physics Letters)上發表。
新型熱驅動熱聲制冷系統及其實驗樣機效能。中國科學院理化所/供圖
羅二倉研究員介紹說，熱驅動熱聲制冷機采用一種新興的制冷技術制造，它基於氣體工質的交變流動與鄰近固體壁面之間的熱相互作用(熱聲效應)而工作。其中，熱聲發動機利用溫差產生聲波傳遞機械功，而熱聲制冷機則消耗聲功產生溫差和泵熱，即制冷效應。
熱聲制冷技術一般采用惰性氣體工質，因為沒有機械運動部件或運動部件少，具有工質環保、可靠性高以及緊湊等優點，被認為是一種具有巨大套用前景的新一代制冷技術。
他指出，截至目前，世界上已知室溫溫區的熱驅動熱聲制冷機的效率仍然較低，在空調制冷溫區的效能系數(COP，定位為制冷量與輸入的高溫加熱量之比)通常不超過0.5，低於商業化吸收式制冷技術的效能系數，提高熱驅動熱聲制冷系統的COP是當前實作其產業化套用的重大科技難題。
為攻克這一難題，研究團隊從多場協同的原理出發，首次揭示了高效熱驅動熱聲制冷系統中聲場、溫度場以及能流場互相耦合及最佳匹配工作機制，在此基礎上提出了新型的熱驅動熱聲制冷工作流程，使得發動機和制冷機不僅實作高效的行波聲場轉換，而且實作不同熱源溫度下發動機中聲功產生與制冷機中聲功消耗的理想匹配，進而大振幅提高系統的整機熱制冷COP。
羅二倉表示，在本項研究的實驗中，采用氦氣作為工質時，當熱源溫度為450℃時，在標準空調制冷工況下(環境溫度35℃，制冷溫度7℃)獲得的COP達到1.12，制冷功率為2.53千瓦。在相近的工況下，該COP是以往報道的同類別樣機最高水平的2.7倍，並超過現有吸附式和單效吸收式制冷技術的水平，可媲美部份雙效吸收式制冷系統。
此次研究的理論預測表明，當熱源溫度進一步提升至燃氣燃燒的溫度時(約700℃)，采用他們設計方案的系統，可獲得超越直燃型雙效吸收式制冷系統的COP(1.5以上)。
他說，研究團隊還發現，采用比氦氣更經濟的氮氣作為工質時，在標準空調制冷工況下他們方案系統實驗的COP可達0.49，且展示出與氦氣作為工質時不同的工作特性。此外，數值計算結果表明，如果對該系統結構尤其是回熱器填料進行最佳化改進後，其COP還可大幅提升。(完)
