热声技术的热声发动机技术

利用热在压力气体中产生自激振荡这一热声现象，可以实现将热转换为压力波动，也即声波，压力波是交变机械能，也就实现了热-机转换。热声发动机就是指通过热声效应由热产生机械动力的装置。与传统的热机技术相比，热声技术具有以下突出优点和发展潜力：第一，可靠性高：热声发动机和热声制冷机都没有运动部件，它们的压缩过程和膨胀过程完全有声波自身具有的升高和降低来实现；第二，效率高：由于没有机械运动部件，因此常规热机中因机械摩擦而产生的损失就可避免；第三，结构简单、制作成本低：热声热机主要由换热器、回热器和管道组成，其机械加工复杂程度比传统动力机械大大降低，因此制造成本可以更低；第四，环保和广泛的适应性：热声技术一般采用惰性气体作工作介质，同时是一种外燃式的设备，因此具有更高的环保特性，可采用多种热源驱动工作（太阳能、生物质能、工业余热等）。　研究热声效应和热声技术的内在物理机理和能量转换特性，包括声学特性、气体传热特性、流动特性、热功转换特性等并非易事。经过很多人多年努力，迄今已经建立起来了较为系统的热声设计理论。在理论的指导下，已经制造出了多个热声发动机和制冷机产品，并逐渐形成了完整的技术体系。为便于说明，前面用最简单的驻波系统介绍了基本原理。实际的热声系统为获得高的效率和可靠的工作特性，一般采用行波结构（如图3左）。新近提出（中科院罗二仓）并成功运行了的双作用多缸行波热声发动机，不需要谐振管，使得热声热机更为高效和紧凑，极有利于实用化（见图3中、右所示）。