丙纶填充式回热器单级脉管制冷机性能研究

阚安康 吴亦农 张安阔 刘少帅 蒋珍华

(1中国科学院上海技术物理研究所 上海 200083)(2上海海事大学商船学院 上海 201306)

丙纶填充式回热器单级脉管制冷机性能研究

阚安康1,2吴亦农1张安阔1刘少帅1蒋珍华1

(1中国科学院上海技术物理研究所 上海 200083)(2上海海事大学商船学院 上海 201306)

采用丙纶纤维作为回热器新型填充介质，对单级脉管制冷机进行了试验研究。对丙纶微尺度空间结构及物理性能进行了分析，基于充气压力分别为3.5、3.0、2.8、2.5、2.0、1.5 MPa的工况下，进行了降温性能、频率性能、制冷性能试验，获取了最低制冷温度，最佳工作频率及最大比卡诺效率。研究结果表明，充气压力对丙纶填充回热器的制冷机整体性能影响较大，工作频率的影响不是很明显。最终获得了最大比卡诺效率9.46%@170 K/10.06 W/77 W，最大制冷量为5.47 W@120 K/2.5 MPa，12.02 W@150 K/3.0 MPa，16.49 W@170 K/3.0 MPa，并获得了96.4 K的最低制冷温度。

脉管制冷机 回热器 丙纶纤维 制冷性能 试验研究

1 引 言

随着医院、军事、能源、生物等领域对低温环境的需求，小型低温制冷装置得以迅速发展，尤其是军事、空间技术(如红外射线、X射线探测)对空间用制冷机的制冷温度、效率、稳定性、尺寸、重量及使用寿命等的要求越来越高，开发高效、紧凑、质轻的低温制冷装置已经成为空间低温技术的研究热点[1]。在回热式低温制冷机中，回热器作为其关键部件之一，对其性能的影响甚大。回热器填充介质的材质、结构形式及热物性等是决定回热器性能的关键因素。Clearman W M、Cha J S[2-3]等基于交变流下，对不同填料结构的回热器轴向压降进行测试，其填充介质主要有层叠不锈钢丝网、烧结丝网、屋叠键片等，文章导出了Forchheimer惯性系数和流阻因数等参数。……