聲波製冷的原理?熱聲製冷原理

2025-05-28 21:00:15 字數 2491 閱讀 9175

熱聲製冷原理

1樓:春來茶館

聲波製冷。聲波製冷,即熱聲製冷,是20世紀80年代提出來的製冷原理和方法,聲波製冷在冷卻紅外探測器件、超導電子學器件等低溫固體電子器件的微型低溫製冷領域具有特殊的優點,同時在普通製冷領域具有成為替代氟利昂製冷的潛在能力,因而受到廣泛的關注。

所有的聲波製冷的工作原理都基於所謂的熱聲效應,熱聲效應機理可以簡單的描述為在聲波稠密時加入熱量,在聲波稀疏時排出熱量,則聲波得到加強;反之聲波稠密時排出熱量,在聲波稀疏時吸入熱量,則聲波得到削弱。當然,實際的熱聲理論遠比這複雜的多,熱聲製冷的設計水平及製造工藝也在不斷的提高。

誰能詳細解釋「聲波製冷」的原理?拜託各位了 3q

2樓:鍾離映蓮

1 聲製冷原理 所謂聲製冷,即利用聲能達到熱量從冷端轉移到熱端的一門技術。在熱力學中,最基本的熱機有兩類:發動機和製冷機。

發動機將從高溫熱源吸收的熱量部分轉化為機械能輸出,並向低溫熱源釋放熱量。製冷機則消耗外界提供的功,由低溫熱源幫浦熱,並向高溫熱源釋放熱量。這裡它沒有對熱機中功的形式加以限制,它可以是機械能形式的功,也可以是電功,磁功等。

聲能是一種振盪形式的能量,如果能夠實現熱能與聲能的相互轉化並與外界熱源的熱量交換,即可製成聲發動機和聲製冷機。利用熱聲效應可以實現聲能與熱能的相互轉化以及與外熱源的熱量交換。 熱聲效應 熱聲效應是指可壓縮的流體的聲振盪與固體介質之間由於熱相互作用而產生的時均能量效應。

可產生熱聲效應的流體介質必須有可壓縮性、較大的熱膨脹係數、小的普朗特數,而且對於要求較大溫差,較小能量流密度的場合,流體比熱要小,對於要求較小溫差,較大能量流密度的場合,流體比熱要大。因此,理想氣體如空氣、氦氣,特別是氦氣,適用於較大溫差,較小能量流密度的場合;在近臨界區的簡單液體,如co2,簡單的碳氫化合物cmhm等,適用於較小溫差,較大能量流密度的場合。顯然,後者適用於家用電器的製冷。

其實,在我們的太陽常生活中,存在著大量的「熱聲效應」(1)。例如,在講演者周圍建立起的聲場中,聲波在空氣介質中傳播,會引起壓強與位移的變化。而壓強與位移的變化又會導致氣體介質的溫度振盪,這些變化與振盪以及它們與周圍固體邊界發生相互作用就會產生熱聲效應。

但是這裡由熱聲效應引起的區域性溫度振盪和熱流的量都很小,前者約為10-4℃,後者約為10-8w/m2,所以人們不易感覺得到,更無法加以利用了。其中主要原因是由於聲源的能量較小,如果聲源的能量有足夠大,那麼由熱聲效應引起的溫度振盪和熱流也就相當可觀了。下面的例項就能說明這一點,房間內的高聲談話,在相距1m處的聲壓級約為68~74db;蒸汽機車在5m處的聲壓級約為110db;飛機強力發動機在相距5m處的聲壓級約為140db,它的聲功率約為104w。

如果能有如此之大功率的聲源,就很有必要利用熱聲效應進行轉換了。 從能量轉換角度,可以將熱聲效應分為兩類:一是用熱來產生聲,即熱驅動的聲振盪,二是用聲來產生熱流,即聲驅動的熱傳輸。

對應這兩類熱聲效應制成的熱機也分為兩類:熱聲發動機和熱聲製冷機(簡稱聲製冷機)。

聲波的運用——聲音能夠製冷嗎?

3樓:知道**

知識點:用一根管子,管子的一端封閉,在管子的另一端裝上乙個揚聲器,使管子中產生駐波,駐波中氣體分子不斷振動,並把熱量從振幅較小的地方傳到振幅較大的地方,也就是波腹部分。這時候,如果把一塊金屬板放置在波腹的位置,這塊金屬板就會吸收分子中的熱量,把熱傳走,從而使氣體變冷,冷空氣就能夠從冰箱或者房間裡吸收熱量,這就是聲波製冷。

隨著科技的進步和人們生活水平的提高,電冰箱已經進入千家萬戶,給人們的碼孝生活帶來了很多便利。然而,很長一段時間以來,電冰箱尤其是其內部的氟利昂對環境造成的汙染問題,也一直是人們關注的乙個話題。因此,一些聲學研究者就一直試圖研製一種無汙染或者汙染極小的製冷裝置——利用聲音製冷的裝置。

那麼,問題來了,聲音真遲基稿的也能夠製冷嗎?

關於聲波是否能夠製冷的問題,聲學大師瑞利很早就做過研究和討論。然而,真正實現聲波製冷則是在上世紀80年代。當時採用的方法其實是很簡單的,也就是用一根管子,管子的一端封閉,在管子的另一端裝上乙個揚聲器,使管子中產生駐波,駐波中氣體分子不斷振動,並把熱量從振幅較小的地方傳到振幅較大的地方,也就是波腹部分。

這時候,如果把一塊金屬板放置在波腹的位置,這塊金屬板就會吸收分子中的熱量,把熱傳走,從而使氣體變冷,冷空氣就能夠從冰箱或者房間裡吸收熱量,這就是聲波製冷。美國科學家研製的第一臺聲音製冷機已經在穿梭機中做過實驗,能把乙個物體的溫度降低100攝氏度。近年來,聲音製冷技術已經有了長足的進步,聲波製冷的家用電冰箱也已經研發成功。

除了冰箱,目前,聲波製冷還被運用到紅外感測、雷達及其它低溫電子器件的降溫等領域。與常規民用製冷相比,低溫電子器件的製冷問題有自己的獨特之處,它要求較低的製冷溫度低,但對製冷量的需求不大,要求製冷機的機械振動小,可靠性高,而且必須小型輕量化。這些要求看似苛刻,但好在聲波製冷技術分分鐘都能滿足。

因此,可以想見,聲製冷技術在低溫電子學器件製冷方面將有很好的應用前景。

利用聲波製冷技術製備的產品,不產生汙染,所用零件**低廉,而且沒有運動部件,不容易壞,隨著技鋒轎術的完善,聲製冷技術必將得到越來越廣泛的應用。

****於網路。

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