热声斯特林发电供热联供样机为供能系统开拓了新思路

分布式供能系统是为终端用户提供灵活、节能型的综合能源服务的重要途径。重点突破基于化石能源的微小型燃气轮机及新型热力循环等终端的能源转换技术、储能技术、热电冷系统综合技术，形成基于可再生能源和化石能源互补、微小型燃气轮机与燃料电池混合的分布式终端能源供给系统。

日前，中科院理化所“多能互补与综合梯级利用的分布式能源系统”及课题“多能互补的热声动力循环”完成了项目和课题的绩效验收工作。本项目研制的热声斯特林发电供热联供样机可为高效分布式供能系统提供了新的技术途径，在太阳能、生物质能源以及天然气等微小型热电联供领域具有广泛的应用前景。

热电联供，是指热力发电厂通过一定的方法，在向用户输出电能的同时，也向用户输出热能。热电联供。也叫做热电联产。热电联产可以大大提高热电厂的热效率。因为，一般的凝汽式机组，汽轮机的排汽损失是很大的。

而热电联产机组，通过一些方法。把一部分或者全部蒸气通过汽轮机做功后，再对热用户输出。使排汽损失减小。并且，热电联产解决了城市集中供热的问题，取代了遍地开花的小锅炉。又从另一个方面提高了社会整体能源利用率。常见的热电联产方法有：背压式、双抽汽式、单段可调抽汽式、锅炉直供(减温减压式)等几种方式。从供热介质上又分为：蒸汽供热、高温水供热。也可以从介质回收上分为介质回收式和介质不回收式。

热声技术是由介质引起声学自激振荡的现象。热声技术实质上是一项“热机技术”。有人甚至称热声热机为“第四代热机”(美国Swift)。如同蒸汽机或内燃机一样，热声热机可将热转换为机械能，或用机械能产生温度差。

有人甚至称热声热机为“第四代热机”(美国Swift)。如同蒸汽机或内燃机一样，热声热机可将热转换为机械能，或用机械能产生温度差。因此在热能利用和低温制冷方面有广泛的应用。与大量使用的内燃机不同，并不一定需要用液体或气体燃料注入到气缸内部燃烧做功，只要有热量施加在热头就能工作。化石能源日益短缺，这就使低成本地利用太阳能热发电或产生机械功成为可能。

热声效应是由热在弹性介质(常为高压惰性气体)中引起声学自激振荡的物理现象。当热量施加到热端换热器上，热端换热器所包围的气体被加热。气体膨胀并产生首 个压力扰动波前，向两端以声速传播。同时由于膨胀后的气体被推入回热器板叠的空隙中，回热器的温度低于热端换热器，气体换热后体积收缩，收缩的气体有向回运动的倾向。

同时，第一个压力波前传播到谐振腔的端部而反射回来，反射波与气体收缩运动相叠加。在某一频率(由谐振管长度与声速度决定)上产生正反馈加强，经若干个周期的重复加强后，达到饱和而形成持续的谐振波动。这个过程完成了热到声波形式的机械能的转换，这一过程就是“热声正效应”。这个热声装置就是最简单的“热声发动机”。

如果在谐振管中利用电声振荡装置产生声压力波，“热声逆效应”的结果就会使得两个换热器间产生温差，即泵热过程。利用这个泵热过程，就可以制作由声波进行制冷的“热声制冷机”。热声制冷机已可轻易地实现摄氏零下200度以下的低温。

此外，将上述两套系统连接在一起。一个系统加热，产生声振荡，另一个系统吸收声振荡进行制冷。这样的系统可以实现完全无机械运动部件，由热直接驱动的制冷机。

新闻来源：中国科学院理化技术研究所

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