四元混合工质一次节流制冷实验研究

刘 斌 石胜强 刘昊东

(1 天津市制冷技术重点实验室天津商业大学 天津 300134)

(2 北京航空航天大学 北京 100191)

1 引 言

节流制冷效应(Joule-Thomson 效应)是指在绝热和不对外做功的条件下,高压气体经过多孔物质或小孔实现节流膨胀(从高压变为低压)使气体温度下降的过程[1]。当前采用单纯工质或共沸工质的单级蒸汽压缩循环一般只能到达约233 K,无法满足对于深冷温区(80—233 K)的需求;而采用多级压缩或多级复叠获得更低温度制冷又会出现制冷效率低、系统结构复杂、设备成本高、运行维护费用大等问题[2]。近年来,多元混合工质节流制冷技术迅速发展,成为现阶段深冷的常用方式之一,被广泛应用于航空航天、军工国防、低温医疗、冷冻干燥等诸多领域。由于体积小、质量轻,目前在新型冠状病毒疫苗(2019-nCoV vaccine)的存储和运输上更是有着广阔的应用前景。

一次节流制冷循环系统是多元混合工质节流制冷循环实现方式之一,所谓一次节流是指所有混合工质经过同一个节流阀节流制冷。由于仅靠回热器回收冷量,因此结构更加简单从而吸引了诸多学者的目光,如华南理工大学的庞伟强等[3]通过搭建一套小型节流制冷系统研究了混合工质一次节流两相压降及传热,并首次将高效、紧凑的钎焊板式换热器用于混合工质的回热过程。浙江大学的王勤等[4]通过实验和理论对一次节流制冷循环进行了深入的研究,建立了混合工质制冷机循环的优化模型,得到了切实可行的优化原则。……