单级G-M型脉管制冷机回热器性能

为了能进一步提高单级G-M型脉管制冷机的性能,着重对80 K到300 K温区回热器的效率进行了理论和试验研究.通过对不锈钢和磷青铜丝网材料热渗透深度和热导率的分析,指出在这一温区采用不锈钢丝网的制冷性能优于磷青铜丝网.基于REGEN3.2进行的数值模拟,进一步指出适当增大不锈钢丝网目数有利于提高制冷性能,并由此指导实验取得了理想的结果.单级G-M型脉管制冷机经优化后,取得了11.1 K的最低制冷温度,是当前国内外报道的最好结果;同时该制冷机在20 K和30 K分别可获得17.8 W和40.7 W的制冷量.     

热声制冷机回热器的现状及展望

概括介绍了目前热声热机常用热声研究理论及常见类型的热声回热器。重点综述了目前常用回热器研究理论及实验研究进展,针对不同种类回热器进行简单分析对比。基于热声回热器发展的现状对回热器今后研究发展趋势进行了展望。     

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,...     

气体回热式制冷机的最低制冷温度

通过对回热式制冷机进行理论计算和试验研究,了解影响制冷机性能的内在因素,在此基础上对采用铅丸及稀土材料作回热填料时的最低无负荷制冷温度进行了初步探讨。     

大功率脉管制冷机回热器填料优化研究北大核心CSCD

对一台液氮温区百瓦级制冷量的大功率斯特林型脉管制冷机的回热器填料进行了理论优化和实验研究。实验结果发现,在回热器冷端适当组合不同目数的丝网后,会把回热器分成两个部分,这在一定程度上能抑制大功率脉管制冷机回热器中的二次流动,降低回热器中部的温度非均匀性。通过实验得出该脉管制冷机中回热器填料的最优组合为300目不锈钢丝网搭配250目不锈钢丝网,组合比例为10∶1,最终在80 K获得了381.3 W的制冷量。回热器中部最大温差为30.3 K,相较于在回热器中填充单一300目不锈钢丝网的情况,降低了25.6 K。     

热声回热器自激振荡特性的研究

从热动力学理论出发,定量地证明回热器的自激振荡特性为负阻尼振荡。回热器是热机系统的热声源,从外热源吸收热能补偿热机系统的能量耗散,维持系统的热声振荡。对不同的回热器填料进行比较,为回热器的填料选择提供了理论依据。     

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.     

热声回热器的频率特性研究

引入传输损耗的概念,采用集总参数和分布参数两种方法,分析了热声热机中连续结构回热器的频率特性,两者的计算结果十分接近。同时,考虑集肤效应的影响,研究了不同出口条件下回热器的传输损耗特性,结果表明,出口条件的变化不会对回热器的固有频率产生影响,进一步证明了频率特性是回热器的固有属性。这种理论计算的方法为实验法测量回热器的频率特性提供了一定的依据。     

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.     

小型斯特林制冷机回热器热损分析

对斯特林制冷机回热器的各项热损失进行分析研究,表明回热器的尺寸以及填料的选取对于小型斯特林制冷机的性能影响较大.对于给定尺寸各个参数以及循环参数的回热器,要想获得最大净制冷量,存在一个最佳当量直径.当当量直径的取值小于最佳值时,回热器的性能主要由压降损失决定;当取值大于该值时,系统性能主要由回热损失决定.     

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%。     

热声系统中的回热器声学特性的理论及实验研究

设计并建造了一台声驱动的热声装置,用于研究回热器的声学特性.从理论上利用相关谱分析方法(包括自相关谱与互相关谱),得到热声系统中回热器的声反射系数,复声阻抗,传播损失和回热器处的入射波与反射波相位差.并通过实验测得的压力信号分析回热器的声学特性.分析比较换热器及不同加热功率的情况下,对回热器声学特性的影响,结论有利于进一步辨识回热器模型中的未知参数.     

吸附剂型回热器热声热机

介绍了回热器热声制冷机理及发展简况,并对回热器填料为金属网格和吸附剂两种材料的热声特性作了对比,给出强化吸附剂型回热器热声特性的方法,并提出吸附剂型回热器热声制冷机更应能广泛适用于低温热源,无运动部件,清洁制冷的建议。     

高频脉冲管制冷机回热器相位特性优化方法研究

基于REGEN3.3软件对10 W@80 K单级高频脉冲管制冷机回热器进行了仿真计算,分析了回热器冷端相位特性对于制冷量、效率的影响及冷、热端相位特性之间的关系。研究表明:当冷端质量流幅值及压比变化时,效率最优时所对应的冷端相位角变化较小;冷端质量流幅值越大,效率最优时所对应的冷端压力波幅值也越大。回热器热端质量流幅值随着冷端质量流落后于压力波角度的减小而增加,随着冷端压比的增加而增加;热端压力波幅值随着冷端压比的增加而大幅增加;热端相位角随着冷端质量流幅值的增加而减小,随着冷端压比的增加而增加。基于研究结果总结了高频脉冲管制冷机回热器相位特性的优化方法。     

热声热机核心部件——回热器

回热器是热声热机热声转换的核心部件。介绍了目前常用回热器种类,回顾了国内外对回热器的研究进展,重点介绍了回热器内部的能量流动情况,并对回热器研究今后的发展趋势进行了展望。     

小型制冷系统中吸气管-毛细管回热器特性实验研究

由吸气管与毛细管热交换形成的回热器对小型制冷装置的制冷性能有着重要影响。目前,回热器主要有以下四种类型:毛细管外穿式、铝箔覆盖式、铜锡焊式、毛细管内穿式。结合理论分析,实验研究了制冷装置采用不同类型回热器时毛细管进出口温度、吸气管进出口温度、蒸发器温度以及压缩机吸排气温度对其工作性能的影响。结果表明,从换热性能上看,毛细管内穿式回热器与铜锡焊式回热器的性能基本相同,从制冷装置总体制冷性能上看,毛细管内穿式回热器优于铜锡焊式,且比毛细管外穿式及铝箔覆盖式回热器同等条件下单位容积制冷量提高17.4%,采用毛细管内穿式回热器有利于提高系统的制冷性能。     

热声驱动脉管制冷机的实验研究

采用热声压缩机驱动脉管制冷机,使彻底消除低温制冷机中的运动部件成为可能。作者研制了热声驱动脉管制冷机实验台,着重研究了加热温度,平均工作压力,小孔开度等主要因素对制冷机性能的影响。初步实验中,以氮作工质,获得了－３８．７℃的无负荷制冷温度,最大温降达５４．７℃。此外,还指出了进一步的改进方向,具有一定参考价值。     

热声回热器内声场数值模拟研究

对热声系统板叠及其附近流域进行了声场、流场特性的数值模拟研究。通过不同计算方法的对比,网格独立性验证等确定了误差最小的二维可压缩湍流模型。模拟结果分析了典型工况下热声回热器内部的压流分布特点,观察了板叠末端涡结构的周期性,并且对比了不同周期下涡结构的变化。结果表明,在压力场达到稳定后,由于流场的粘性,使得回热器内速度场的稳定具有滞后性,两者的稳定并不同步。     

脉管制冷机回热器填加紫铜丝网的影响

在回热器中加入紫铜丝网增加径向导热有利于抑制大功率脉冲管制冷机回热器中的温度不均现象,但紫铜丝网也可能对制冷机性能产生其它的影响。通过数值模拟考察了在没有温度分布不均时,不同的紫铜丝网目数、分布方式、丝网厚度等对制冷机性能的影响。结果表明,在假设回热器温度均匀的情况下,不论如何填充定量的紫铜丝网,总会引起制冷机的效率降低;如果总的紫铜丝网数量一定并且均匀地分布在回热器中,整机制冷性能不会因填充层数的不同而有明显变化;采用与回热器不锈钢丝网目数接近的紫铜丝网要比目数相差较大的丝网可以获得更好的效果。