液氮温区混合回热器斯特林制冷机数值模拟研究

自由活塞斯特林制冷机具有温区广、制冷效率高、结构紧凑、振动小以及寿命长的特点。回热器作为制冷机的核心部件，决定着制冷机的性能。为了提高液氮温区斯特林制冷机的效率，本文提出采用卷绕聚酯酰胺(简称PI)薄膜和不锈钢丝网混合填充的回热器，并对该混合回热器进行了数值模拟研究。首先分析了液氮温区混合回热器的填充参数，接着设计制冷机的尺寸参数并建立制冷机整机的数值模型，最终揭示回热器长度、两种填料填充比以及相位特性对混合回热器制冷性能的影响，并将混合回热器与单一填料回热器进行对比。结果表明，混合回热器在液氮温区具有明显优势，在混合回热器长度为8 cm、卷绕PI薄膜和不锈钢丝网混合填充比例为7:1、排出活塞领先动力活塞60°时获得最佳制冷性能。室温300 K、输入声功为451 W,在77 K获到58.1 W的制冷量，声功计的相对卡诺效率为37.26%,比单一填充卷绕PI薄膜和层叠不锈钢丝网的回热器分别高了6.26%和17.33%。