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蓄冷器和脉冲管尺寸对制冷机性能的影响

添加人:[db:添加人] 发布时间:2017/10/26 14:29:23 来源:中国冷凝器网


  何尺寸方面所做的工作较少,本文用,压缩机为旋转式,扫气容积为I.66cm3,工作频率5Hz;制冷器部分为U型结构,蓄冷器和脉冲管材料为不锈钢薄壁管,蓄冷器和脉冲管之间由法兰连接,用铟丝密封,便于更换,冷端换热器为一多孔紫铜板结构;压缩机出口、脉冲管和气库中的动态压力用压电传感器测量;温度测量用铜-康铜热电偶测温系统;制冷器至于真空罩中,真空系统能保持的真空度为12Pa.根据Radebaugh间的研究结果,频率大于30Hz时,蓄冷器填料的目数应大于325目。对于同样体积的蓄冷器和脉冲管,其长径比的不同会导致制冷机中损失大小的差异,KirkconnellM认为篼频微型脉冲管制冷机中脉冲管长径比在1016.5之间变化时,制冷性能几乎没有什么变化,在实际确定长径比时,应使脉冲管的直径远大于工质的热穿透深度和粘性穿透深度。蓄冷器长径比变化时,会使压力损失项和不完全换热损失项有比较显著的变化,这方面的研究资料比较缺乏,Radebaugh2的研究结果表明,对于固定空容积的蓄冷器,长径比在58之间变化时,对制冷性能影响很小。
  根据上面的原则,对于篼频微型脉冲管制冷机的蓄冷器填料选用40目的不锈钢丝网,只改变蓄冷器和脉冲管的长度来控制它们的无量纲体积,由此来研究蓄冷器和脉冲管的尺寸对制冷性能的影响,它们的尺寸如表1所示。
  长内径空体积无量纲体积0.8表1蓄冷器和脉冲管的结构尺寸表中,蓄冷器、脉冲管的无量纲体积分别为蓄冷器的空体积和脉冲管的体积与压缩机扫气容积之比。
  另一方面,本旋转压缩机需较篼的充气压力(高达4MPa),而本实验的最高充气压力只有2.9MPa(为保护压缩机),因此最低制冷温度较高。尽管如此,实验还是体现了一些规律:对于不同的充气压力,实验具有相似的结果,3、4蓄冷器具有较好的制冷性能,而最佳脉冲管则为3,但2、3、4脉冲管的性能相差不大。可以认为,对于扫气容积为1.66cm3的压缩机来说,其最佳的无量纲蓄冷器容积在1.01.2附近,最佳无量纲脉冲管容积在0.71.0之内,最好的蓄冷器、脉冲管配对是无量纲蓄冷器容积1.13、最佳无量纲脉冲管容积在85,下面是一些定性分析。
  脉冲管制冷机的净制冷量可表达为理论制冷量与各项损失之差:脉冲管的无量纲体积充气压力2.1MPa时的实验结果充气压力2.9MPa时的实验结果在实验过程中,发现压缩机中有褐色粉末产生,污染了制冷工质,同时堵塞了部分蓄冷器流通通道;其中通过小孔阀的流量为:通过双向阀的流量为:士d〈0〉s为各种损失,如下式:其中为蓄冷器中的损失,包括蓄冷器与工质间的有限换热损失、轴向导热损失,与通过蓄冷器的流量有关;〈0〉PWQSS为脉冲管中的损失,包括穿梭损失、轴向导热损失、泵热损失和二次流损失等,与脉冲管中的流量有关;〈必。tw-b为其他损失如辐射损失等。
  从上述各公式可以定性地分析蓄冷器和脉冲管几何尺寸对制冷机制冷性能的影响。
  首先看脉冲管尺寸的影响,脉冲管容积变化时,会引起脉冲管中的压力发生变化,同时会引起各种-压缩机出口的压力波幅值脉冲管的无量纲体积-压缩机出口的压力波幅值蓄冷器的无量纲空体积损失的变化,为压缩机出口、脉冲管中和气库中压力幅值随脉冲管容积改变时而发生变化的情况(充气压力2.1MPa),随着脉冲管容积的增大,脉冲管中和压缩机出口压力幅值减小,两条曲线近似平行,而气库中压力幅值基本不变,根据公,使蓄压力幅值随脉冲管尺寸变化曲线压力幅值随蓄冷器尺寸变化曲线冷器空容积变化时各压力幅值的变化情况(充气压力2.1MPa),在本试验中,由于只改变蓄冷器的长度,蓄冷器空容积的变化就意味着蓄冷器体积的加以及填料的加,这会减小蓄冷器中不完全换热损失,但阻力损失增加,使理论制冷量减小,故而对于固定扫气体积的压缩机和固定容积的脉冲管,存在一个最佳的蓄冷器容积(或空容积)范围。实验结果还表明,脉冲管制冷机的制冷性能对蓄冷器的变化较脉冲管的变化要敏感,说明蓄冷器中的损失对制冷性能影响较大。
  4结论本文实验研究了无量纲蓄冷器和脉冲管容积对微型高频脉冲管制冷机制冷性能的影响,实验结果表明,对于扫气容积为1.66 cm3的旋转压缩机来说,其最佳的无量纲蓄冷器容积在1.01.2附近,最佳无量纲脉冲管容积在0.71.0之内。文章定性分析了脉冲管制冷机中蓄冷器和脉冲管的几何尺寸对理论制冷量和损失项的影响,从而解释了对于一固定扫气容积的压缩机存在最佳的蓄冷器和脉冲管尺寸。