本發(fā)明涉及的是一種回?zé)崞黝I(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種用于回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)的多流程回?zé)崞鳌?/p>

背景技術(shù)：

回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)是一種依據(jù)氣體絕熱膨脹導(dǎo)致溫度降低的原理來(lái)獲取冷量的機(jī)械設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用于航天航空、國(guó)防軍事、高溫超導(dǎo)、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，例如空間技術(shù)中的光電遙感元件的冷卻、電工技術(shù)中的高溫超導(dǎo)變壓器的冷卻、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的核磁成像儀和低溫醫(yī)療冷刀等。

回?zé)崞魇腔責(zé)崾降蜏刂评錂C(jī)的核心部件，在低溫制冷機(jī)的工作過(guò)程中，冷熱氣流交替流過(guò)回?zé)崞?，以回?zé)崞魈盍蠟橹薪閷?shí)現(xiàn)冷熱氣流之間的熱量交換，起到儲(chǔ)存和回收冷量的作用，并且建立起制冷機(jī)冷端(腔)與熱端(腔)之間較大的溫度梯度。

由于在低溫制冷機(jī)中，通過(guò)回?zé)崞鞯膫鳠崃恳戎评錂C(jī)本身的冷量大10～50倍，故其換熱性能對(duì)低溫制冷機(jī)的性能有決定性影響，研究表明只有在回?zé)崞鞯膿Q熱效率達(dá)到99％以上，才能獲得良好的制冷性能。通常一臺(tái)G－M制冷機(jī)回?zé)崞鲗?dǎo)致的冷量損失占總損失的55％～60％，主要包括回?zé)釗p失、回?zé)崞魈盍蠈?duì)氣體流動(dòng)阻力造成的壓力損失和軸向?qū)釗p失等，故回?zé)崞鞯膬?yōu)化方向就是在提高回?zé)嵝实幕A(chǔ)上，降低流阻，減少軸向?qū)岷涂杖莘e。

當(dāng)前常見(jiàn)的回?zé)崞鞫酁閱瘟鞒袒責(zé)崞鳎錃饬髟谥评錂C(jī)冷端(腔)和熱端(腔)之間為一維軸向流動(dòng)，即熱氣流從熱端沿軸向經(jīng)過(guò)回?zé)崞魈盍现苯拥竭_(dá)冷端，或冷氣流從冷端沿軸向經(jīng)過(guò)回?zé)崞魈盍现苯拥竭_(dá)熱端。這種單流程的結(jié)構(gòu)形式會(huì)導(dǎo)致熱端和冷端之間產(chǎn)生巨大的軸向溫度梯度(通常在2000K/m以上)，造成回?zé)崞鬏S向?qū)岬妮^大損失，降低了回?zé)崞餍阅?。另一方面，現(xiàn)有的回?zé)崞鞫嗖捎脝我坏奶畛洳牧?如磷青銅網(wǎng)、鉛丸和磁性材料)，且回?zé)崞骺紫堵释ǔＪ枪潭ǖ模皇歉鶕?jù)流體和工質(zhì)填料在回?zé)崞鳠岫撕屠涠孙@著的熱力性質(zhì)差異來(lái)選擇合適的孔隙率，無(wú)法使得回?zé)崞鞴ぷ髟谧顑?yōu)狀態(tài)，降低了回?zé)崞餍省?/p>

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN101936630A公開(kāi)(公告)日2011.01.05，公開(kāi)了一種制冷機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的低溫制冷機(jī)回?zé)崞髡髟?，包括：?dǎo)流層、整流層和過(guò)渡層，其中：以過(guò)渡層為中心，兩側(cè)對(duì)稱布置整流層和導(dǎo)流層，氣流通過(guò)回?zé)崞骷八稣髟鐾鶑?fù)交替運(yùn)動(dòng)。該技術(shù)以改善蓄冷材料的充填方式，從而達(dá)到改善回?zé)崞鲀?nèi)部氣流分布，提高回?zé)崞鲹Q熱效率的目的。低溫制冷機(jī)回?zé)崞鲀?nèi)部加裝此整流元件后，制冷機(jī)的冷量可提高30％， 制冷機(jī)的運(yùn)行效率得到了顯著的改善。但該技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整流元件的使用會(huì)在一定程度上增加了回?zé)崞鞯牧鲃?dòng)阻力、減少了蓄冷材料的填充空間，也無(wú)法減少回?zé)崞鞯妮S向?qū)釗p失。

中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN203881010U公開(kāi)(公告)日2014.10.15，公開(kāi)了一種低溫回?zé)崞骷暗蜏刂评錂C(jī)，低溫回?zé)崞靼ɑ責(zé)峁?，所述回?zé)峁軆?nèi)同軸布置有分隔管，所述分隔管的管壁均布有若干通孔，分隔管內(nèi)設(shè)有回?zé)崽盍?，分隔管的外壁具有若干沿周向繞置的肋環(huán)，所述分隔管外壁與回?zé)峁軆?nèi)壁之間為緩沖腔。但該技術(shù)緩沖腔的設(shè)置增加了回?zé)崞鞯捏w積，減少了蓄冷材料的填充空間，雖然分隔管的管壁上若干通孔的設(shè)置在一定程度上強(qiáng)化了回?zé)崞鞯膹较驘醾鲗?dǎo)，但更多的是增加了流動(dòng)阻力損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種用于回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)的多流程回?zé)崞鳎S富了填充材料和孔隙率的選擇，減小了軸向溫度梯度，從而減少了回?zé)崞鞯妮S向?qū)釗p失和流阻損失，有效提高了回?zé)崞鞯膿Q熱效率。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種用于回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)的回?zé)崞?，包括：回?zé)崞魈盍?、沿回氣管從?nèi)而外同軸設(shè)置的內(nèi)部熱阻隔層和外部熱阻隔層，其中：兩個(gè)熱阻隔層將回?zé)崞鲀?nèi)部空間徑向分為三個(gè)區(qū)域，區(qū)域內(nèi)填充回?zé)崞魈盍稀?/p>

所述的回?zé)崞魈盍习ǖ蜏囟翁盍稀⒅袦囟翁盍虾透邷囟翁盍?，在回?zé)崞鲀?nèi)從內(nèi)而外依次填充。

所述的熱阻隔層的厚度為0.2～1mm，采用隔熱材料，如聚四氟乙烯或聚酰亞胺。

所述的熱阻隔層可采用圓筒狀結(jié)構(gòu)。

所述的回?zé)崞魈盍系目紫堵史秶鸀?6％～93％，作為優(yōu)選，低溫段填料、中溫段填料和高溫段填料孔隙率依次遞增。

所述的回?zé)崞魈盍蠟榱浊嚆~絲網(wǎng)、不銹鋼絲網(wǎng)、鉛丸、磁性蓄冷材料或其組合。

所述的回?zé)崞魈盍先我粶貐^(qū)填料的容積比熱均大于氦氣的容積比熱。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)使用同軸設(shè)置的兩個(gè)熱阻隔層，將回?zé)崞鲀?nèi)部空間徑向劃分為低溫段、中溫段和高溫段三個(gè)填料區(qū)域，形成回?zé)崞鞯娜鞒探Y(jié)構(gòu)。

兩個(gè)熱阻隔層的存在隔斷了從熱端到冷端的直接軸向熱傳遞，大大減小了回?zé)崞髡w的軸向溫度梯度，降低了回?zé)崞鞯妮S向?qū)釗p失。

本發(fā)明通過(guò)采用孔隙率逐級(jí)變化的回?zé)崞魈盍?，提高高溫段填料的孔隙率有效降低了流阻損失，降低低溫段的孔隙率有效增加了換熱面積，降低了不充分換熱損失。

不同溫區(qū)的填料的容積比熱均大于氦氣的容積比熱，提高了低溫制冷機(jī)的制冷性能。

附圖說(shuō)明

圖1為圓筒狀熱阻隔層的組合剖面示意圖；

圖2為實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1為外部熱阻隔層，2為內(nèi)部熱阻隔層，3、6為高溫段填料，4、7為中溫段填料，5、8為低溫段填料。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例包括：圓筒狀從內(nèi)而外同軸設(shè)置的內(nèi)部熱阻隔層2和外部熱阻隔層1，將回?zé)崞鲀?nèi)部劃分為三個(gè)環(huán)狀區(qū)域，從內(nèi)而外分別填充低溫段填料5、中溫段填料4和高溫段填料3。

所述的熱阻隔層1和2的厚度均為0.5mm，材料采用聚四氟乙烯，在盡量不減少回?zé)崞餍罾洳牧咸畛淇臻g的同時(shí)保證了良好的熱阻隔效果。

所述的低溫段填料5、中溫段填料4和高溫段填料3均采用磷青銅絲網(wǎng)，孔隙率分別為63％、75％和90％，通過(guò)提高高溫段填料的孔隙率有效降低了流阻損失，降低低溫段的孔隙率有效增加了換熱面積，降低了不充分換熱損失。

本實(shí)施例以熱端進(jìn)氣、冷端出氣為例：從熱端進(jìn)入的熱氣流首先軸向向下經(jīng)過(guò)高溫段填料3，經(jīng)徑向進(jìn)入中溫段填料4后沿軸向向上，再經(jīng)徑向進(jìn)入低溫段填料5后沿軸向向下，形成三流程結(jié)構(gòu)。

在流動(dòng)過(guò)程中，回?zé)崞魈盍喜粩辔昭赝練饬鞯臒崃浚沟脷饬鳒囟炔粩嘟档?，最終冷端排出的為溫度極低的冷氣流。

實(shí)施例2

如圖1和圖3所示，本實(shí)施例包括：圓筒狀從內(nèi)而外同軸設(shè)置的內(nèi)部熱阻隔層2和外部熱阻隔層1，將回?zé)崞鲀?nèi)部劃分為三個(gè)環(huán)狀區(qū)域，從內(nèi)而外分別填充低溫段填料8、中溫段填料7和高溫段填料6。

所述的熱阻隔層1和2的厚度均為0.7mm，材料采用聚酰亞胺。

所述的低溫段填料8、中溫段填料7和高溫段填料6分別采用磁性蓄冷材料、鉛丸和磷青銅絲網(wǎng)，孔隙率分別為59％、74％和88％。

本實(shí)施例以冷端進(jìn)氣、熱端出氣為例：從冷端進(jìn)入的冷氣流首先軸向向上經(jīng)過(guò)低溫段填料8，經(jīng)徑向進(jìn)入中溫段填料7后沿軸向向下，再經(jīng)徑向進(jìn)入低溫段填料6后沿軸向向上，形成三流程結(jié)構(gòu)。

在流動(dòng)過(guò)程中，沿途氣流不斷吸收回?zé)崞魈盍系臒崃?，使得氣流溫度不斷上升，最終熱端排出的為溫度較高的熱氣流。