專利名稱：一種改善脈管內(nèi)氣體溫度層狀分布的脈管制冷機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種脈管制冷機(jī)，特別涉及一種改善脈管內(nèi)氣體溫度 層狀分布的脈管制冷機(jī)。
技術(shù)背景由于脈管制冷機(jī)無(wú)低溫運(yùn)動(dòng)部件、振動(dòng)小、可靠性高以及壽命長(zhǎng)等優(yōu) 點(diǎn)在軍事、醫(yī)藥、航天航空、低溫電子、通信、交通、電力、能源、環(huán) 境、工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用，有著舉足輕重的地位。擁有著巨大的發(fā)展?jié)摿皯?yīng)用前景。自基本型脈管制冷機(jī)首次由Gifford于1963年提出 以來(lái)，先后經(jīng)歷了小孔型和雙向進(jìn)氣型兩大國(guó)際公認(rèn)的重大改進(jìn)。對(duì)于一 個(gè)典型的基本型脈管制冷機(jī)而言，其主要由壓縮機(jī)、回?zé)崞鳌⒗漕^、冷端 換熱器、脈管和熱端換熱器所組成，小孔型是在基本型的基礎(chǔ)上添加了小 孔閥和氣庫(kù)所組成；而雙向進(jìn)氣型是在小孔型的基礎(chǔ)上又添加了旁路通道 和雙向進(jìn)氣閥。隨著脈管制冷機(jī)的發(fā)展，制冷機(jī)的制冷能力得到了大大的 提高，但同時(shí)由于部件的增加也引起了一些不利的影響。其中之一就是破 壞了脈管內(nèi)的均勻?qū)恿髁鲃?dòng)分布，從而惡化了脈管內(nèi)氣體溫度的層狀分 布。在回?zé)崞骱屠涠藫Q熱器之間以及熱端換熱器和小孔閥之間均存在著 連接管道，由于連接管道比冷、熱端換熱器的直徑小很多，在壓縮膨脹過(guò) 程中，就會(huì)使冷、熱端換熱器附近出現(xiàn)回流擾動(dòng)，從而破環(huán)脈管內(nèi)的層流 流動(dòng)狀態(tài)，影響脈管內(nèi)的溫度層狀分布，進(jìn)而破壞制冷機(jī)的制冷能力。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，提出一種能夠改進(jìn)脈管內(nèi) 氣體均勻的層流流動(dòng)分布，使脈管內(nèi)氣體溫度能呈現(xiàn)出良好的層狀分布， 從而提高脈管制冷機(jī)的制冷能力的脈管制冷機(jī)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括壓縮機(jī)以及與壓縮 機(jī)相連通的回?zé)崞?，回?zé)崞骱屠涠藫Q熱器之間通過(guò)連接管道相連通，同時(shí) 回?zé)崞鞯睦涠伺c冷端換熱器的入口之間存在著冷頭，冷端換熱器的出口端 通過(guò)脈管與熱端換熱器的入口端相連通，在冷、熱端換熱器靠近脈管的一 端均設(shè)置有冷、熱端金屬泡沫層。本發(fā)明的熱端換熱器的出口端還通過(guò)連接管與氣庫(kù)相連通，且在該連 接管上設(shè)置有小孔閥；冷端換熱器的出口端的連接管還通過(guò)旁路通道與壓 縮機(jī)的出口管路相連通，且在旁路通道上還設(shè)置有雙向進(jìn)氣閥。由于本發(fā)明在通常的冷、熱端換熱器靠近脈管端添加金屬泡沫從而達(dá) 到抹平流動(dòng)震蕩，使得氣體能在脈管內(nèi)保持較均勻的層流流動(dòng)，從而改善 脈管內(nèi)氣體溫度層狀分布，提高制冷機(jī)制冷能力。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易 實(shí)現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 實(shí)施例1，參見圖1，本發(fā)明包括壓縮機(jī)1以及與壓縮機(jī)1相連通的 回?zé)崞?，回?zé)崞?和冷端換熱器4之間通過(guò)連接管道11相連通，同時(shí)回 熱器2的冷端與冷端換熱器4的入口之間存在著冷頭3冷端換熱器4的出口端通過(guò)脈管5與熱端換熱器6的入口端相連通，在冷、熱端換熱器4、 6 靠近脈管5的一端均設(shè)置有冷、熱端金屬泡沫層13、 14。而小孔型是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上將熱端換熱器6的出口端通過(guò)連接管 12與氣庫(kù)8相連通，且在該連接管12上設(shè)置有小孔閥7。雙向進(jìn)氣型是在小孔型的基礎(chǔ)上又添加了旁路通道和雙向進(jìn)氣閥，即 冷端換熱器6的出口端的連接管12還通過(guò)旁路通道9與壓縮機(jī)1的出口 管路相連通，且在旁路通道9上還設(shè)置有雙向進(jìn)氣閥10。在壓縮機(jī)1壓縮過(guò)程中，氣體經(jīng)連接管道11流進(jìn)冷端換熱器4,由于 突擴(kuò)會(huì)在冷端換熱器4內(nèi)產(chǎn)生回流擾動(dòng)，然而當(dāng)氣體流經(jīng)冷端金屬泡沫13 后，擾動(dòng)被抹平，從而使得進(jìn)入脈管5的氣體能保持較好的均勻?qū)恿鞣植迹?另一方面，在壓縮過(guò)程中，氣體由脈管5經(jīng)過(guò)熱端金屬泡沫14流進(jìn)熱端 換熱器6，由于熱端金屬泡沫14是熱端換熱器6的一部分，從而增強(qiáng)了氣 體與外界的換熱效果。在壓縮機(jī)膨脹過(guò)程中時(shí)，熱端金屬泡沫14抹平了 由連接管12流進(jìn)熱端換熱器6所產(chǎn)生的回流擾動(dòng)，從而使得進(jìn)入脈管5 的氣體能保持較好的均勻?qū)恿鞣植?；同時(shí)，冷端金屬泡沫13也增強(qiáng)了氣 體向冷端輸出冷量的效果。此外，由于熱端金屬泡沫14有節(jié)流降壓作用， 也使得小孔閥7的可調(diào)節(jié)性增強(qiáng)；同時(shí)還可在一定程度上起到抑制直流流 動(dòng)的作用。本發(fā)明在冷、熱端換熱器4、 6與脈管5連接處添加金屬泡沫，其中 金屬泡沫是冷、熱端換熱器4、 6的一部分。金屬泡沬與冷熱端換熱器的 連接要緊密，可以通過(guò)過(guò)盈配合及燒結(jié)工藝等來(lái)實(shí)現(xiàn)。其目的在于減小金 屬泡沬與冷熱端換熱器之間的接觸熱阻以及避免氣體從金屬泡沬與冷熱 端換熱器之間漏流和避免由于金屬泡沫與冷熱端換熱器之間配合不緊從而導(dǎo)致金屬泡沫錯(cuò)位等現(xiàn)象的發(fā)生。為了驗(yàn)證本發(fā)明的有效性，本課題組對(duì)幾何尺寸為壓縮機(jī)死氣容積10cm3，掃氣容積120cm3，回?zé)崞鏖L(zhǎng)度10cm，冷熱端換熱器長(zhǎng)度分別為lcm 和2cm，脈管長(zhǎng)度為20cm，回?zé)崞?、冷熱端換熱器及脈管的直徑均為2. 2cm 以及氣庫(kù)容積為100cm3的雙向進(jìn)氣型脈管制冷機(jī)進(jìn)行了二維數(shù)值模擬。 發(fā)現(xiàn)應(yīng)用本發(fā)明，制冷機(jī)的制冷能力提高了近20%。權(quán)利要求
1、一種改善脈管內(nèi)氣體溫度層狀分布的脈管制冷機(jī)，包括壓縮機(jī)(1)以及與壓縮機(jī)(1)相連通的回?zé)崞?2)，回?zé)崞?2)和冷端換熱器(4)之間通過(guò)連接管道(11)相連通，同時(shí)回?zé)崞?2)的冷端與冷端換熱器(4)的入口之間存在著冷頭(3)，冷端換熱器(4)的出口端通過(guò)脈管(5)與熱端換熱器(6)的入口端相連通，其特征在于在冷、熱端換熱器(4、6)靠近脈管(5)的一端均設(shè)置有冷、熱端金屬泡沫層(13、14)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善脈管內(nèi)氣體溫度層狀分布的脈管制冷 機(jī)，其特征在于所說(shuō)的熱端換熱器(6)的出口端還通過(guò)連接管(12) 與氣庫(kù)(8)相連通，且在該連接管(12)上設(shè)置有小孔閥(7)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的改善脈管內(nèi)氣體溫度層狀分布的脈管制冷 機(jī)，其特征在于所說(shuō)的冷端換熱器(6)的出口端的連接管(12)還通 過(guò)旁路通道(9)與壓縮機(jī)(1)的出口管路相連通，且在旁路通道(9) 上還設(shè)置有雙向進(jìn)氣閥(10)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改善脈管內(nèi)氣體溫度層狀分布的脈管制冷機(jī)，在通常的冷、熱端換熱器靠近脈管端添加金屬泡沫從而達(dá)到抹平流動(dòng)震蕩，使得氣體能在脈管內(nèi)保持較均勻的層流流動(dòng)，從而改善脈管內(nèi)氣體溫度層狀分布，提高制冷機(jī)制冷能力。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)F25B9/00GK101329114SQ200810150409
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2008年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月22日
發(fā)明者樂 于, 何雅玲, 亮 鞏, 陶文銓 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)