專利名稱：共振型熱聲制冷演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種共振型熱聲制冷演示儀，屬于教學演示和科研實驗設(shè)備技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熱聲制冷技術(shù)，是上世紀80年代提出來的制冷原理和方法。美國加州的海 軍研究生院致力于實用化研究，在卯年代研制成功了安裝在"發(fā)現(xiàn)"號航天飛機 上的空間熱聲制冷機(STAR)和用于冷卻海軍艦船上雷達電子系統(tǒng)的熱聲制冷 機(SETAC)。熱聲制冷在冷卻紅外探測器件、超導電子學器件等低溫固體電子 器件的微型低溫制冷領(lǐng)域具有特殊的優(yōu)點，同時在普通家用電器制冷領(lǐng)域里也有 著巨大的應用潛力，因而受到廣泛的關(guān)注。
熱聲制冷涉及聲學、熱力學、傳熱學、流體動力學等多個學科，作為前沿內(nèi) 容是培養(yǎng)學生素質(zhì)能力的絕好實驗題材，而實用型熱聲制冷機無法直觀演示熱聲 制冷的效果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種共振型熱聲制冷演示儀，其特征在于，音頻信號發(fā) 生器1一端與音頻揚聲器3連接，另一端與功率放大器2連接；音頻揚聲器3安 裝于減震墊10上，其上方設(shè)置l/4波長諧振管4，并在音頻揚聲器3和1/4波長 諧振管4之間設(shè)置密封圈9; 1/4波長諧振管4的上部設(shè)置熱聲堆5，頂部設(shè)置銅 塞6，使1/4波長諧振管4形成密封的腔體；在熱聲堆5的上方和下方分別設(shè)置 一個測溫探頭8，并分別通過導線穿過銅塞6與數(shù)字式溫度計7連接，由數(shù)字式 溫度計7顯示兩個測溫探頭8探測的溫度值。所述1/4波長諧振管4由材質(zhì)透明的塑料或有機玻璃制成。
所述熱聲堆5的結(jié)構(gòu)為在聚酯薄膜11上鋪設(shè)聚酯線12，并將其巻成螺旋
形多層結(jié)構(gòu)，且相鄰二層的間隔為2倍或2倍以上的熱滲透深度。 所述熱聲堆5中的聚酯線12等距間隔鋪設(shè)，間距為3-7mm。
本發(fā)明的有益效果為結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低；在室溫下，較短的時間里，
能觀察到明顯的溫度下降，制冷效果非常明顯，形象直觀地演示了熱聲制冷原理，
便于教學推廣。
圖1是共振型熱聲制冷演示儀的結(jié)構(gòu)原理示意圖； 圖2是熱聲堆結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標號
l-音頻信號發(fā)生器；2-功率放大器；3-音頻揚聲器；4-1/4波長諧振管； 5-熱聲堆；6-銅塞；7-數(shù)字式溫度計；8-測溫探頭；9-密封圈； 10-減振墊；ll-聚酯薄片；12-聚酯線。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了一種共振型熱聲制冷演示儀，下面通過
和具體實施方 式對本發(fā)明做進一步說明。
圖1是共振型熱聲制冷演示儀的結(jié)構(gòu)原理示意圖。音頻信號發(fā)生器1 一端與
音頻揚聲器3連接，另一端與功率放大器2連接；音頻揚聲器3安裝于減震墊10 上，其上方設(shè)置內(nèi)徑22mm、長度25cm、材料為透明有機玻璃的1/4波長諧振管 4，并在音頻揚聲器3和1/4波長諧振管4之間設(shè)置密封圈9; 1/4波長諧振管4 的上部距離管口 4cm處設(shè)置熱聲堆5，頂部銅塞6封閉，使1/4波長諧振管4形 成密封的腔體；在熱聲堆5的上方和下方分別設(shè)置一個測溫探頭8，并分別通過 導線穿過銅塞6與數(shù)字式溫度計7連接，由數(shù)字式溫度計7顯示兩個測溫探頭8 探測的溫度值。熱聲堆5是用直徑0.36mm的聚酯線12和寬為35mm的聚酯薄片11組成的。 在聚酯薄片11上每隔5mm粘貼一根聚酯線12,再巻繞成一個螺旋體，環(huán)繞中心 軸構(gòu)成螺旋形的相鄰疊層熱聲堆5?？諝夥肿幽軌蜓刂鵁崧暥?的縱向(即1/4 波長諧振管4的長度方向)在各疊層之間進行運動。熱聲堆5各層的層間距為四 倍熱滲透深度。
使用時，由音頻信號發(fā)生器l產(chǎn)生音頻信號，并由功率放大器2進行放大后 輸入音頻揚聲器3，通過音頻揚聲器3將音頻信號調(diào)為1/4波長諧振管4的共振 頻率，再將電壓逐漸升高。此時在音頻揚聲器1發(fā)出的聲波在1/4波長諧振管4 內(nèi)形成了駐波。在熱聲堆5下部的聚酯薄片11表面處產(chǎn)生熱聲效應，把熱量從 熱聲堆5的一端泵到另一端。由測溫探頭8探測溫度，并在連接熱聲堆5兩側(cè)熱 電偶的數(shù)字式溫度計7上可觀測和記錄溫度變化。
權(quán)利要求
1.共振型熱聲制冷演示儀，其特征在于，音頻信號發(fā)生器(1)一端與音頻揚聲器(3)連接，另一端與功率放大器(2)連接；音頻揚聲器(3)安裝于減震墊(10)上，其上方設(shè)置1/4波長諧振管(4)，并在音頻揚聲器(3)和1/4波長諧振管(4)之間設(shè)置密封圈(9)；1/4波長諧振管(4)的上部設(shè)置熱聲堆(5)，頂部設(shè)置銅塞(6)，使1/4波長諧振管(4)形成密封的腔體；在熱聲堆(5)的上方和下方分別設(shè)置一個測溫探頭(8)，并分別通過導線穿過銅塞(6)與數(shù)字式溫度計(7)連接，由數(shù)字式溫度計(7)顯示兩個測溫探頭(8)探測的溫度值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的共振型熱聲制冷演示儀，其特征在于，所述1/4 波長諧振管(4)由材質(zhì)透明的塑料或有機玻璃制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共振型熱聲制冷演示儀，其特征在于，所述熱聲 堆(5)的結(jié)構(gòu)為在聚酯薄膜(11)上鋪設(shè)聚酯線(12)，并將其巻成螺旋形多 層結(jié)構(gòu)，且相鄰二層的間隔為2倍或2倍以上的熱滲透深度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的共振型熱聲制冷演示儀，其特征在于，所述熱聲 堆(5)中的聚酯線(12)等距間隔鋪設(shè)，間距為3-7mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種共振型熱聲制冷演示儀，屬于教學演示和科研實驗設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。音頻信號發(fā)生器一端與音頻揚聲器連接，另一端與功率放大器連接；音頻揚聲器安裝于減震墊上，其上方設(shè)置1/4波長諧振管，并在音頻揚聲器和1/4波長諧振管之間設(shè)置密封圈；1/4波長諧振管的上部設(shè)置熱聲堆，頂部設(shè)置銅塞，使1/4波長諧振管形成密封的腔體；在熱聲堆的上方和下方分別設(shè)置一個測溫探頭，并分別通過導線穿過銅塞與數(shù)字式溫度計連接，由數(shù)字式溫度計顯示兩個測溫探頭探測的溫度值。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低；在室溫下，較短的時間里，能觀察到明顯的溫度下降，制冷效果非常明顯，形象直觀地演示了熱聲制冷原理，便于教學推廣。
文檔編號G09B23/06GK101567139SQ20091008623
公開日2009年10月28日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者宮瑞婷, 魏京花, 偉 黃 申請人:北京建筑工程學院