冷头结构对100Hz脉管制冷机性能影响研究

提高脉管制冷机的制冷性能是其研究的一个重要目标,除了回热器和调相机构,换热器也是其中重要的部件,特别是冷端换热器,对其制冷性能有着很大的影响。基于100 Hz直线型脉管制冷机,本文对冷端换热器的长度和气体间隙进行了模拟和实验研究。在本研究中发现,当冷端换热器长度在其气体波动幅值附近时,系统性能最佳;在保持换热面积相同时,适当增大气体间隙,有利于提高制冷性能。     

脉管制冷机回热器压力特性的实验研究北大核心

脉管制冷机回热器冷热端压比和压降的实验数据对回热器研究具有重要作用。为探究回热器冷热两端压比和压降的变化规律,基于实验室自制的直线型脉管制冷机的回热器冷热端压力特性测试平台,实验测量了回热器不同工况下的冷热端压比,分析了输入功对压力特性的影响,找出了频率、制冷温度对回热器压力特性的影响。实验结果表明:冷端压比实测值在1.11-1.14左右,输入功越大,冷热端压比越大;频率越大,冷端压比越大;冷端压比越高,制冷温度越低。     

低温回热器模型REGEN

回热器是低温制冷机的核心组件,完成回热器的热设计与结构设计等于说完成了回热式低温制冷机设计的主体。通过建立回热器内流体与回热填料的质量方程、动量方程和能量方程并求解可确定制冷机的理论设计性能指标。运用解析方法求解回热器数学物理模型相当困难,因此广泛采用数值求解方法。总结了目前国际上主流的回热器物理数学模型,介绍并比较回热器性能仿真软件REGEN、Sage和DeltaE,重点介绍REGEN的原理、特点、功能和应用等方面,并指出其不足之处和发展方向。     

脉管制冷机回热器压力特性的实验研究

脉管制冷机回热器冷热端压比和压降的实验数据对回热器研究具有重要作用。为探究回热器冷热两端压比和压降的变化规律,基于实验室自制的直线型脉管制冷机的回热器冷热端压力特性测试平台,实验测量了回热器不同工况下的冷热端压比,分析了输入功对压力特性的影响,找出了频率、制冷温度对回热器压力特性的影响。实验结果表明:冷端压比实测值在1.11-1.14左右,输入功越大,冷热端压比越大;频率越大,冷端压比越大;冷端压比越高,制冷温度越低。     

-80℃斯特林制冷机回热器优化设计及试验研究

为探讨不同回热器填充参数对-80℃斯特林制冷机性能的影响,讨论了回热器填料的选型原则,建立了回热器力学模型,计算了不同填充长度、截面积和冷端质量流量。结果显示,对于250目、300目、400目三种不锈钢丝网,回热器最佳填充长度为20—25 mm,丝网存在最佳的A_g/m_c使COP最大,300目丝网作为填充材料COP最高为35.95%。实验验证了计算结果,300目不锈钢丝网填充的回热器性能最佳,制冷量达到85.3 W。     

液氦温区回热器高频损失特性研究

回热器是回热式低温制冷机的核心部件,如何有效地减小回热器中的损失是提高脉管制冷机性能的关键。在不同的温区以及不同工况下,回热器中的主导损失是不一样的。随着温度的不断下降(尤其是20 K温区以下),实际气体损失所占的比例越来越大。本文基于回热器数值模拟程序REGEN3.3着重研究了液氨温区回热器在高频下的各种损失特性,并指出了减小各种损失的方向。基于一台带预冷的4 K斯特林型脉管制冷机,开展了液氨温区高频脉管制冷机回热特性的实验研究。     

回热式低温制冷装置回热器填料结构概述

作为回热式低温制冷机关键部件之一,回热器性能对整机效率影响甚大。分析了回热器填料多孔介质的选择依据及性能评价指标。根据填料物性、结构及填充方式的不同,将其分为层叠丝网型、环形狭缝型、球状颗粒型、随机纤维型、平行丝束型和蜂窝泡沫型等。结合其结构形式,总结了不同回热器的特点及应用场合。对回热器填料研究和发展趋势进行了展望。     

基于Regen的斯特林制冷机回热器优化设计与实验研究

基于Regen软件对斯特林制冷机回热器进行了优化设计,分别对回热器长度、冷端压比、回热器填料网片目数和回热器填料填充方式进行了优化设计和试验研究.理论和试验研究发现,通过改变回热器填料网片目数和填充方式可以达到提高回热器效率的目的,同时研究还发现在相同目数下,采用更细的不锈钢丝作为回热器填料材料,可以提高回热器效率.     

VM型脉冲管制冷机数值模拟与实验研究

本文介绍了由VM型热压缩机驱动的脉冲管制冷机基本结构、数值模拟与实验研究。热压缩机借鉴VM制冷机产生压力波动的方式,即依靠室温与冷源之间的温度差产生压力波动,驱动低温级脉冲管制冷机。利用液氮温区制冷机为热压缩机提供所需要的冷量,避免使用低温液体带来的不便。低温级脉冲管制冷机的回热器与脉管采用U型布置,调相机构采用小孔气库加双向进气方式。这种结构不使用有阀压缩机,可以产生低频压力波动,保证回热器在低温区高效工作。在原有结构的基础上,改造热压缩机回热器尺寸与填料,使用Sage软件进行了整机模拟,对调相机构进行优化,考察其在不同的运行频率、平均压力、排出器位移下的制冷性能。对改造后的脉冲管制冷机进行了初步的实验研究,获得14.4K无负荷制冷温度。     

液氮温区大冷量自由活塞斯特林制冷机实验研究

自由活塞斯特林制冷机是一种结构紧凑、效率高、运动部件少、可靠性高的回热式制冷机。随着高温超导发展的需求,液氮温区大冷量自由活塞制冷机成为重要发展趋势之一。本文搭建了一台液氮温区大冷量自由活塞斯特林制冷机,初步实验获得60 K以下的无负荷制冷温度。在80 K获得了78 W的冷量,制冷机相对卡诺效率为18.8%。这是国内首台液氮温区大冷量(50 W)自由活塞斯特林制冷机。分析表明,通过对冷端换热器结构的改进,冷量及效率将进一步提升。