斯特林制冷机回热器热损研究

讨论了回热器的各种损失对斯特林制冷机的影响,对斯特林制冷机回热器的结构和丝网填料进行了分析,并模拟分析各种损失的影响.研究表明,回热器的结构、丝网填料对制冷机的性能有重大影响.     

斯特林制冷机混合填料回热器性能优化及试验研究

针对旋转整体式斯特林制冷机的回热器性能优化,讨论了回热器丝网填料选型的原则,分析了不同温区采用不同丝网参数的回热器模型,并利用REGEN软件对混合丝网模型进行了优化分析。通过实验数据对模拟优化的结果进行了分析和讨论,验证了混合丝网模型优化结果的正确性,为旋转整体式斯特林制冷机回热器性能优化提供依据。     

低温冰箱自由活塞式斯特林制冷机模拟与优化

自由活塞斯特林制冷机具有高效紧凑,适合中低温制冷等优点。对用于低温冰箱自由活塞式斯特林制冷机进行了一维建模,并实现整机性能的模拟与优化。在考虑各种空体积的情况下,模拟分析了压缩活塞PV功和相位角的变化对整机性能的影响,获得了制冷机运行的最佳相位。对比了环形回热器的填料及填充方式对自由活塞式斯特林制冷机的性能影响,及对应材料下回热器的轴向导热损失情况。模拟了制冷机性能随回热器空隙率和制冷温度的变化情况,计算分析了回热器内部的不可逆损失随空隙率的变化情况,并且获得了不同温度下的最佳空隙率。最后,为了获得好的制冷性能,优化不同制冷温度的回热器设计参数及膨胀活塞与气缸壁的密封间隙宽度。     

斯特林制冷机分层回热器优化设计与实验

为了提高斯特林制冷机在低温下的性能,把分层填充回热器结构应用于低温斯特林制冷机中。利用REGEN3.3对自行研制的斯特林制冷机用分层回热器进行了优化设计,并对此进行了实验研究。研究结果表明,回热器采用恰当的分层方式能大幅度提高制冷机的性能。该斯特林制冷机与优化前相比,其膨胀机效率提高了52.8%,整机效率提高了79.8%。     

2 W@80 K星载斯特林制冷机丝网的优化选型设计

介绍了丝网的种类,考虑丝网质量对回热器性能的影响,给出了优质丝网的判据.详细分析了丝网目数对空隙率、比传热面积和当量直径的影响,以回热器回热损失与压降损失之和最小,尽可能减小回热器空容积为原则进行计算分析,得出2 W@80 K制冷机回热器的最佳填料为丝径0.036 mm、276目×276目的平纹方孔网.试验结果表明选用该规格丝网的制冷机在制冷温度80 K、压缩机输入功率46.2 W时,获得的制冷量为2 W.     

基于并联回热器模型的大功率斯特林脉管制冷机回热器温度不均匀性研究

基于流体网络理论,建立了两个并联的回热器模型来解释回热器内温度不均匀产生机理.通过对回热器内部环流的计算,首次提出了预测回热器最大径向温差的数学模型.最后,还对回热器径向温度不均匀引起的损失进行了定量分析,并提出了抑制大功率斯特林型脉管制冷机回热器内温度不均匀的方法.     

20 K低温制冷机回热器结构设计

20 K温区高效制冷是目前空间探测任务制冷的关键需求之一,斯特林/脉管复合制冷机是实现20 K温区高效制冷的重要技术手段。回热器作为复合制冷机的核心部件,其性能对制冷机的整机性能有决定性的影响。合理的设计方法和流程可以保证回热器的性能。20 K温区时回热器工质氦气和填料的物性与较高温区,如80 K温区,相比有很大区别,因此,不能简单套用较高温区回热器的设计方法,须对工作在20 K温区的回热器进行专门的结构设计。本文应用回热器模拟软件Regen3.2,设计了一个冷端温度为20 K的回热器,并对平均压力、相位角、冷端压比、填料种类等参数进行了优化,经过优化设计的回热器的COP超过0.035,20 K下制冷量为0.5 W。本研究为后续20 K温区高效斯特林/脉管复合制冷机的开发打下了基础,也为之后同类型回热器的设计提供了参考。     

基于REGEN软件的百赫兹脉冲管制冷机回热器设计方法研究

基于REGEN3.3软件开展了百赫兹脉冲管制冷机回热器冷端相位特性、运行参数和结构尺寸之间耦合关系及其对回热器最优效率影响的系统研究,结果表明:运行参数、冷端相位角与回热器最优的结构尺寸值弱相关,冷端压比与回热器最优的结构尺寸值强相关;冷端相位特性与回热器最优效率值强相关;在较优的结构尺寸下,充气压力对于效率的影响较小,频率相对较低时,回热器效率更高。最后基于研究结果总结了综合考虑调相结构调相能力的百赫兹脉冲管制冷机回热器设计方法。     

回热器的热声指标

在热声谐振管中,回热管的结构尺寸对于热声谐振管的性能起着关键的作用。本文通过分析得出了采用板叠结构的回热器的有源网络模型,并在此基础上提出了评价回热器性能的指标;输出端放空时的输入阻抗,输出端封闭时的输入阻抗,输出端放空时的正向流放大倍数,以此为基础可以进行热声制冷机的整机优化匹配设计。     

基于Regen 3.2对斯特林制冷机回热器的优化

星载牛津型斯特林制冷机具有长寿命、高可靠性等特点,已经广泛应用于卫星红外对地探测器的冷却系统,应用回热器模拟软件Regen3.2,在回热器尺寸已确定的情况下对某星载斯特林样机回热器结构参数以及冷端质量流、回热器平均压力、运行频率、冷端压比等运行参数进行优化,以提高制冷效率及制冷量。