鄢红春,常 江,陈 聪

(海军工程大学理学院应用物理系,湖北武汉430033)

1 引 言

热声致冷是20世纪80年代提出来的致冷方式.世界上第一台采用扬声器驱动的热声致冷机是1985年由美国海军研究生院的 Hofler研制成功的.虽然热声致冷机目前还处在试验样机和某些特殊场合应用的阶段(如冷却航天飞机上的红外传感器及海军舰船上的雷达电子系统等),但因其在稳定性、使用寿命、环保(使用无公害的流体为工作介质)及无运动部件等方面的优势以及在普冷和低温等领域潜在的应用前景,近二三十年来,热声致冷机迅速成为了致冷领域一个新的研究热点[1].

2004年,曹正东等[2]率先在国内将这一新的制冷技术引入到基础物理实验中来,研制了结构简单的热声制冷实验装置.作为热声致冷装置核心部件热声堆,他们是用直径为0.368 mm的钓鱼线和宽为35 mm的胶卷,每隔5 mm用502胶水粘在胶卷底片上制成的,但我们在重复该实验时发现,尽管有自制的简易盘线架的帮助,但是,制作起来还是十分困难,虽然有10℃左右的温跨(冷热端温差),但冷端降温还不太明显(＜5℃).为此,我们重新设计了热声堆,以空气作为工质,在无冷却措施的情况下,系统运行较短时间内,实现了十分明显的温降和较大的温跨,且热声堆制作也简单、方便且可靠.

2 热声致冷的基本原理

热声效应指由于处在声场中的固体介质与振荡流体之间的相互作用,使得距固体壁面一定范围内沿着(或逆着)声传播……