專利名稱：脈管式氣波制冷機(jī)的制作方法
脈管式氣波制冷機(jī)是屬于低溫工程領(lǐng)域中利用壓力能制冷的一種新型制冷機(jī)，它可以以空氣、天然氣、甲烷等為工質(zhì)，在石油化工、氣體工業(yè)、食品冷凍、環(huán)保和超導(dǎo)技術(shù)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。
在已有技術(shù)中，脈管制冷機(jī)和氣波制冷機(jī)都是利用壓力能來制冷的裝置，但兩者各有優(yōu)缺點。脈管式制冷機(jī)由于具有制冷部分無運動部件、無振動、制冷溫度低、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，在紅外探測、超導(dǎo)應(yīng)用、遙感技術(shù)等方面均有很好的應(yīng)用前景，因此已成為國際低溫界的研究重點。而氣波制冷最近十余年來在國外發(fā)展很快，在石油氣、天然氣分離、干燥等領(lǐng)域的應(yīng)用也獲得突破性進(jìn)展。但這兩種制冷方法均有其缺點，脈管制冷機(jī)一般制冷量較小，而氣波制冷機(jī)的制冷溫度較高，這就限制了它們的應(yīng)用場合，如低溫位大冷量的氣體液化與分離裝置和大容量的超導(dǎo)應(yīng)用裝置等。
經(jīng)國家教委科技查新工作站查新表明，脈管式氣波制冷機(jī)的研究國內(nèi)外尚未見報道，國外文獻(xiàn)均以氣波制冷機(jī)中流場溫度場的數(shù)值分析為主(A.Galyukov et al.″Numerical Analysis of Transient Gas Flow in aPressure Wave Refrigerator″.InComputational Fluid Dynamics 94，SWagner，EH Hirschel，J Periaux，R Piva(eds)，John Wiley & Sons，Chichester，New York，Brisbane，Toronto，Singapore，pp678-684，和Li X.Let al″Peak-Oscillating Effect of Pressure Wave Refrigerator″InChenGuobang and Steimle F W(ed)，Cryogenics and refrigeration-Proceedingsof ICCR’98，Hangzhou，China，1998，International Academic Publishers.pp534-537)。國內(nèi)浙江大學(xué)和大連理工大學(xué)進(jìn)行過氣波制冷的試驗研究(李學(xué)來?！鍓毫Σㄖ评錂C(jī)的研究與工業(yè)開發(fā)″。制冷，1997，Vol.60，No.36~12和張朝涵。一種新型制冷機(jī)械-旋轉(zhuǎn)式熱分離機(jī)。低溫工程。1993，132~35，等)，尚未開展脈管式氣波制冷機(jī)的研究。
本發(fā)明的目的是為了克服脈管制冷與氣波制冷技術(shù)的缺點，開發(fā)出一種新型制冷機(jī)，該機(jī)兼有兩者的優(yōu)點，實現(xiàn)低溫位、大制冷量的目的。
本發(fā)明提出了脈管式氣波制冷機(jī)的新思路，采用氣波制冷技術(shù)與脈管制冷技術(shù)耦合，其技術(shù)方案是脈管式氣波制冷機(jī)主要由氣體分配器、振蕩管、調(diào)節(jié)閥、高效蓄冷器、電機(jī)及高壓氣源等組成。高壓氣體通過氣體分配器從帶空心轉(zhuǎn)軸的噴嘴高速射出，依次射入沿圓周分布的各振蕩管中。噴嘴從振蕩管開口移開后，噴射過程結(jié)束，振蕩管的入口被封住，由于射入氣體為超聲速狀態(tài)，射入氣體與振蕩管內(nèi)原有的氣體發(fā)生一系列物理變化，產(chǎn)生的激波、壓縮波及膨脹波系相互作用，使氣流強(qiáng)烈振蕩，在振蕩管的兩端分別形成冷端和熱端，熱端氣體經(jīng)振蕩管壁進(jìn)行熱交換，使氣體的焓值降低。當(dāng)氣體分配器的排氣槽移至振蕩管開口時，進(jìn)入排氣階段，冷端氣體從振蕩管內(nèi)排出。這樣，振蕩管完成一次循環(huán)。根據(jù)激波理論，振蕩管內(nèi)激波消失時制冷效率最高，因此通過振蕩管熱端的氣庫、兩個調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)激波的消失位置，提高制冷效率。同時，在振蕩管冷端用高效蓄冷器回收冷量，實現(xiàn)高效率、大制冷量制冷。
本發(fā)明在蘇州西達(dá)低溫設(shè)備有限公司協(xié)助下制造樣機(jī)一臺，并進(jìn)行了測試。測試以空氣為介質(zhì)，不同膨脹比情況下脈管式氣波制冷機(jī)的溫降與等熵效率。經(jīng)測試，以空氣為工作介質(zhì)情況下，脈管式氣波制冷機(jī)的最大溫降為62.77℃，最高效率為65.47％，超過國內(nèi)外公開發(fā)表的有關(guān)氣波制冷機(jī)的性能指標(biāo)。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步描述

圖1脈管式氣波制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖。
如圖1所示，該發(fā)明的具體實施是在電機(jī)1、皮帶輪2、帶空心轉(zhuǎn)軸的噴嘴3、出氣口4、氣體分配器5、進(jìn)氣口6、振蕩管8等構(gòu)成的氣波制冷技術(shù)結(jié)構(gòu)中，振蕩管8熱端的端部通過管道接一氣庫11，在振蕩管8熱端端部和氣庫11之間加裝第一調(diào)節(jié)閥10，在振蕩管熱端外側(cè)和端部之間加裝第二調(diào)節(jié)閥9，在振蕩管8冷端附近加裝蓄冷器7。
高壓氣體從進(jìn)氣口6進(jìn)入氣體分配器5內(nèi)，通過氣體分配器5、從帶空心轉(zhuǎn)軸的噴嘴3高速射出，依次射入沿圓周分布的各振蕩管8中。帶空心轉(zhuǎn)軸的噴嘴3從振蕩管8開口移開后，噴射過程結(jié)束，振蕩管8的開口被封住，由于射入氣體為超聲速狀態(tài)，射入氣體與振蕩管8內(nèi)原有氣體作用，發(fā)生一系列物理變化，產(chǎn)生的激波、壓縮波及膨脹波系相互作用，使氣流強(qiáng)烈振蕩，在振蕩管8的兩端分別形成冷端和熱端，熱端氣體經(jīng)振蕩管8管壁進(jìn)行熱交換，使氣體的焓值降低。當(dāng)氣體分配器5的排氣槽移至振蕩管8開口時，進(jìn)入排氣階段，冷端氣體從出氣口4排出。這樣，振蕩管8完成一次循環(huán)。根據(jù)激波理論，振蕩管內(nèi)激波消失時制冷效率最高，因此在振蕩管8部分耦合脈管制冷結(jié)構(gòu)，通過熱端的氣庫11、第一調(diào)節(jié)閥10、第二調(diào)節(jié)閥9調(diào)節(jié)激波在振蕩管8內(nèi)的消失位置，提高制冷效率。同時，在振蕩管8冷端用高效蓄冷器7回收冷量，實現(xiàn)高效率、大制冷量制冷。
權(quán)利要求
1.一種脈管式氣波制冷機(jī)，由電機(jī)1、皮帶輪2、帶空心轉(zhuǎn)軸的噴嘴3、出氣口4、氣體分配器5、進(jìn)氣口6、振蕩管8等構(gòu)成，其特征在于還包括氣庫11、第一調(diào)節(jié)閥10、第二調(diào)節(jié)閥9、蓄冷器7，采用了氣波制冷技術(shù)與脈管制冷技術(shù)相耦合的結(jié)構(gòu)，在振蕩管8熱端的端部通過管道接一氣庫11，振蕩管8的熱端端部和氣庫11之間加裝第一調(diào)節(jié)閥10，在振蕩管8熱端外側(cè)和端部之間加裝第二調(diào)節(jié)閥9，在振蕩管8冷端附近加裝蓄冷器7。
全文摘要
本發(fā)明由電機(jī)、皮帶輪、帶空心轉(zhuǎn)軸的噴嘴、出氣口、氣體分配器、進(jìn)氣口、振蕩管,還包括氣庫、第一調(diào)節(jié)閥、第二調(diào)節(jié)閥、蓄冷器,采用了氣波制冷技術(shù)與脈管制冷技術(shù)相耦合的結(jié)構(gòu),在振蕩管熱端的端部通過管道接一氣庫,振蕩管的熱端端部和氣庫之間加裝第一調(diào)節(jié)閥,在振蕩管熱端外側(cè)和端部之間加裝第二調(diào)節(jié)閥,在振蕩管冷端附近加裝蓄冷器。
文檔編號F25B23/00GK1261150SQ9912720
公開日2000年7月26日 申請日期1999年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月30日
發(fā)明者徐烈, 熊煒, 李兆慈 申請人:上海交通大學(xué)