500mW/4.2K双级G—M型制冷机的实验研究

1前言近年来由于稀土磁性材料的发现和成功研制，使低温回热式气体制冷机的性能有了很大的提高，尤其是G－M型制冷机和脉管制冷机的效果更为明显。作者在1994年初自行设计的一台液氦温区双级ibM型制冷机上取得了3．0K的无负载制冷温度，制冷量515mw／4．ZK的好结果，重要的是这台制冷机的降温速度快，且其稳定性、复现性也较好。本文就该制冷机的设计、加工及实验结果作简要的总结，以利于直接到达液氦温区双级G—M型制冷机的设计和应用。2制冷机的设计2．1制冷机的设计参数制冷机的设计参数见表1。2．2设计原则（1）要保证第二级蓄冷器…     

4K温区高频回热器级联温度研究

4K温区斯特林型脉管制冷机各级回热器的级联温度不仅决定最末级回热器的效率和性能,同时影响前几级回热器为最末级回热器提供的预冷量。本文基于一台采用两级G-M型脉管制冷机预冷的单级斯特林型脉管制冷机,开展了4 K温区斯特林型脉管制冷机回热器各级温位布置方式对4 K斯特林型脉管制冷机制冷性能以及第一级和第二级预冷量影响的理论及实验研究,为液氦温区完全斯特林型脉管制冷机的设计提供了重要的参考依据.     

大功率4K脉管制冷机模拟和实验研究

提高液氦温区脉管制冷机的制冷量对于冷却超导磁体和氦液化具有重要意义。本文将已成功应用于单级脉管制冷机和4 K G-M制冷机模拟的回热器模拟软件REGEN用于液氦温区脉管制冷机二级回热器的模拟。计算结果显示,脉管制冷机在4.2 K的制冷量一定程度上随着二级质量流量的增加而增大。在此基础上,我们在实验中采用不同质量流量的压...     

室温温区自由活塞斯特林制冷机设计

自由活塞斯特林制冷机作为一种新型制冷技术,具有效率高、可靠性好、结构紧凑、环境友好等特点.目前,室温温区自由活塞斯特林制冷机存在回热器声功利用量少、出口声功大等问题,导致排出器反馈声功大、尺寸大,给加工工艺和实际应用带来困难.本文基于SAGE软件,对室温温区自由活塞斯特林制冷机的核心单元结构进行了设计.通过多级制冷流程,提高制冷的声功利用,同时探究排出器对制冷性能的影响,寻找减小排出器直径的有效方法.在以制冷系数为优化计算目标、限制排出器行程的前提下,得到了不同核心单元直径的三级自由活塞斯特林制冷机可实现的最小排出器尺寸.计算结果显示,总核心单元等效面积相近时,三级自由活塞斯特林制冷机的排出器面积可减小至单级的49％.即多级制冷机有效减小了排出器尺寸,推动自由活塞斯特林制冷机在室温温区的应用.     

带预冷的4K斯特林型脉管制冷机设计

本文提出了采用两级G-M型脉管制冷机预冷一台单级斯特林型脉管制冷机来研究液氦温区斯特林型脉管制冷机性能的实验方案.基于回热器数值模拟软件REGEN3.3,重点研究了液氦温区回热器长度、回热器填料、气体工质对回热器效率的影响.采用低温惯性管作为斯特林型脉管制冷机调相装置,在小声功系统中实现了理想相位关系的调节,有效提高小型斯特林型脉管制冷机的效率.     

多级脉管制冷机的最新研究进展

介绍了最近几年来多级脉管制冷机 ,特别是液氦温区脉管制冷机研究与应用的进展情况 ,讨论了目前限制多级脉管制冷机应用的主要问题 ,同时指出了多级脉管制冷机的主要发展方向。     

高温超导电子学:新的机会和新的挑战

自从发现氧化物高温超导体以来，世界各国竞相研究和开发高温超导电子器件，并力求付诸应用。这些器件可以工作在液氮温区（或用于小型的闭合循环制冷机）．在成本、维修、使用方便等方面较之液氦温区的器件有很大改进．更重要的是，高温趋导电子器件的工作温度与半导体器件的工作温度已经互相一致，因而有可能开发出超导体－半导体混合电路，提供独到的优良性能．由于高温超导体的能隙比低温超导体大致高出一个量级，电子器件的极限性能（例如截止频率）亦可望大大改进．本文主要讨论高温超导电子学的现况和存在的问题．     

自预冷型四级高频脉冲管制冷机的研究

液氦温区在深空探测、甚长波红外探测、太赫兹探测、低温超导等众多领域中具有独特应用,基于此背景,本文开展了可直接获取液氦温区且具有实用意义的自预冷型四级高频脉冲管制冷机的理论和实验研究,建立制冷机的模型,对其关键结构参数和运行参数进行分析与优化。所研制的四级高频脉冲管制冷机在无外部预冷的条件下,最终获取到4.28 K的最低无负荷制冷温度。     

可达5K以下的三级斯特林型脉管制冷机性能研究

针对当前低温超导电子、军事及空间探测等对液氦温区紧凑、长寿命、高可靠性制冷技术的需求,设计并研制了一台三级斯特林型脉管制冷机。讨论了制冷机第三级的回热器、脉管、调相机构等相关参数的设计,着重分析了液氦温区回热器长度与温度分布的特殊关系。实验中以He-4为工质,第三级在充压0.91 MPa,频率29.9 Hz,输入电功率100 W的工况下获得了4.97 K的最低无负荷温度,有制冷量25 mW@6 K。该结果首次证明了采用He-4为工质、以三级结构的斯特林脉管制冷机实现液氦温区制冷的可行性。     

脉管制冷用于低温超导磁体冷却的可行性分析

采用制冷机直接冷却的低温超导磁体系统与传统液氦冷却方式相比,具有轻便紧凑、运行简单、维护方便、可长时间连续运行等优点;而脉管制冷由于冷端无运动部件,与传统的G-M制冷机相比,具有结构简单、运行可靠、振动小等优点.本文结合我们在液氦温区脉管制冷方面的技术,从漏热和经济性两方面探讨了将脉管制冷直接用于冷却一个5特斯拉NbTi低温超导磁体的可行性,为后期系统的搭建奠定基础.     

Forced convection heat transfer from porous heat sinks placed in partially open cavity: Some case studies

In this present study, the forced convection heat transfer from aluminum foam heat sinks with 10, 20, 40 PPI pore density placed in a discrete form in a partially open cavity were experimentally investigated. Air was used as working fluid. The uniform heat flux was applied to 3 × 3 array of foam heat sinks horizontally mounted in the cavity. The experimental studies were performed for the 3363–9743 range of Reynolds number and the 2.7 x 10⁶ and 7.5 x 10⁶ range of modified Grashof number. The effects of the Reynolds number, the modified Grashof number and the pore density of foam heat sink on the heat transfer were investigated. The results obtained were compared with the results obtained without foam heat sink cases. In addition, the most heated elements within the cavity were identified and solution proposals were presented. In addition, the most heated elements within the cavity were identified and solution proposals were presented.     

Experimental Heat Transfer Coefficients of Waste Heat Recovery Unit in Detergent Manufacturing Process

The waste heat recovery unit is one of the most important units in the chemical process. It recovers waste heat from the exhaust gas of the process resulting in the reduction of heat loss. In the detergent manufacturing process, the particulate air leaving the spray dryer is the exhaust gas containing the large amount of heat. Therefore, a waste heat recovery unit can significantly reduce heat loss. In this work, heat transfer coefficients of a waste heat recovery unit in the detergent manufacturing process were studied. Waste heat from the particulate air is recovered in the shell and coiled tube heat exchanger. The particulate air flows in the shell side, and water flows in the tube side. Four coiled tubes with different coil pitches were investigated. The results show that the tube-side heat transfer coefficient increases as the coil pitch decreases. Loading ratio also has an important effect on heat transfer coefficients. The increase of loading ratio leads to a lower value of the overall heat transfer coefficient. From 100 experiments, empirical correlations for the prediction of tube-side and shell-side heat transfer coefficients were proposed. The results indicate that the predicted heat transfer coefficients agree well with the experimental values.     

微尺度水平单管内流动沸腾特性实验研究

对非共沸混合工质R134a/R32(75/25)在水平微尺度管道内的流动沸腾换热实验结果进行了分析和讨论,以探究微细通道内流动沸腾换热的主导机制。对影响其换热的多种因素(热流密度、质量流量和质量干度)进行了分析,实验得出,当质量干度较低时,热流密度和质量流量共同控制着微尺度管内的换热方式,当热流密度的影响占主导地位时,管道内的换热以核态沸腾为主;当质量流量的影响占主导地位时,管道内的换热以强制对流为主。     

热虹吸自喷射封闭式制冷系统的进展及研究

文中首先分析了常规太阳能喷射式制冷系统优缺点;其次,提出了一种新型TSSIER系统.考虑到实际中热源的变化,选择两种研究方案.方案一,系统的热源选择和位置较灵活,可有效地利用低品味余热;方案二,可以直接进行光热转换,少了一套纯采热系统等.最后阐述了对两种方案的研究方向和思路.     

雾化喷射冷却的机理及模型研究

雾化喷射冷却的换热机理十分复杂,目前其研究还很不成熟。本文从喷射雾滴的特性参数出发,以被冷却表面上形成的喷射液膜为对象,考虑了冷却液体向环境的散热,建立质量、能量守恒方程,得到半经验半解析的雾化喷射换热模型。其中,本文提出真换热系数和显换热系数的概念,认为显换热系数受空间散热影响,而真换热系数只与喷雾动量有关。最后设计了雾化喷射局部换热实验,对模型进行检验,结果表明,该模型能够较好地符合实验所得的换热系数及加热面表面温度沿喷射半径的分布趋势。     

气液双热源耦合换热器性能研究

设计了一种由管翅式换热器和套管式换热器耦合而成的气液双源耦合式换热器,该换热器可以实现一种介质同时与气态热源和液态热源进行同步耦合换热.对该换热器进行了详细的介绍,并对其耦合换热特性及该换热器在耦合热源热泵空调中应用时的制热工况进行了的性能测试.研究结果证明,使用该气液双热源耦合式换热器的耦合热源热泵空调系统,气液双热...     

变截面微小通道传热特性的研究

为研究变截面微小通道的流动和传热特性,设计了9种不同微小尺度的变截面通道。采用实验研究的方法,得出了流体在变截面微小通道中的传热特性以及与常规尺度通道的差异。分别比较了通道的进出口宽度比、通道的高宽比对变截面、微小尺度通道传热特性的影响。根据实验结果,得到了描述水在变截面微小通道中的流动及传热特性的无量纲关联式。     

An Experimental Study on Heat Transfer Coefficients of a CO2-Filled Thermosyphon

Abstract

Because carbon dioxide is ozone friendly and has negligible global warming potential, it has received renewed interest in recent years as an important alternative refrigerant. In this article, the heat transfer characteristics of a carbon dioxide-filled two-phase closed thermosyphon were investigated experimentally, and the empirical heat transfer correlations are reported. The heat transfer data were analyzed, and heat transfer coefficients were compared with conventional heat transfer correlations. The results represent that heat transfer correlation of the heated section can be expressed with Kutatelatze's correlation, and heat transfer coefficients of the condenser section are found to be in reasonable agreement with the Nusselt equation.     

高炉冲渣水余热回收的可行性研究

根据高炉冲渣水的余热特点,提出了一个采用分离式热管换热器的余热回收的方案。文中对余热回收方案中换热设备的结构特点进行了描述。     

油基钻屑螺纹推进式换热器流动传热特性

对油基钻屑在螺纹推进式换热器内的流动换热过程进行了数值模拟,研究了螺杆转速、油基钻屑雷诺数Re和螺纹截面形状对流动换热的影响。结果表明:随着螺杆转速增加,传热系数、油基钻屑出口温度均增大;同时发现,当雷诺数Re<250时,壳侧Nusselt数随雷诺数Re增大而迅速增大,此后雷诺数对Nusselt数影响较小;Nusselt数随曲率比d_i/D增大而增大。为方便工程设计,利用数值结果给出了油基钻屑的流动换热关系式。