4 K节流制冷机预冷温度及压力特性影响研究

空间4 K JT节流制冷是实现深空探测任务的关键技术之一。基于4 K温区开式节流制冷机实验台,理论分析末级预冷温度及高压压力对理论最大制冷量的影响,给出不同工况下最优末级预冷温度及最优高压压力的选择。开展实验测试验证理论计算。分别测试了末级预冷温度为15 K时,五种高压压力（0.829、1.103、1.775、1.837和2.154 MPa）以及高压压力1.773 MPa时三种不同预冷温度（11.5、15.0和18.0 K）下的最大制冷性能,实验结果变化趋势与理论值吻合较好。预冷温度及压力特性影响研究为后续节流系统整体压缩机及预冷机最优状态耦合匹配奠定基础。     

液氦温区JT制冷机套管换热器性能研究

为了提高液氦温区JT制冷机的工作效率,对液氦温区JT制冷机用套管换热器开展研究。基于理论计算研究了结构尺寸和螺旋半径对液氦温区套管换热器效率及对液氦温区制冷量的影响。采用标准k-ε湍流模型,压力速度耦合使用SIMPLE算法构建套管换热器数值计算模型,分析内外管内氦气工质温度分布情况。结果表明:在换热器压降较小时,减小管径和螺旋半径可以增大液氦温区套管换热器总换热系数,增大换热效率,提高JT制冷机整机性能。该研究可为液氦温区JT制冷机套管换热器的设计提供参考依据。     

多联机焓差室混合器出口空气温度分布的模拟

一个室外间和一个室内间形式的多联机焓差试验室打破了传统多联机焓差试验室一个室外间带多个室内间的形式,在经济节能方面更有优势。为了确保测量结果的精确度,保证只有一个室内间形式的多联机焓差试验室的高品质研制,用FLUENT软件对其混合器出口空气的温度分布进行模拟研究。对7种受风室接口和混合器均流板的变化方案进行比较研究,观察各个方案混合器出口空气的温度分布云图,确定空气温度分布均匀性最佳的方案,为这种新形式的多联机焓差试验室的研发和使用提供科学合理的指导。比较结果表明:风口错开并保持适当距离的安装方式优于各个风口紧挨的安装方式;两块均流板的效果好于一块均流板,并且增加均流板之间的距离有助于提高出口温度分布的均匀性。