王晓涛
,
胡剑英
,
戴巍
,
罗二仓
,
周远
,
黄宇
,
任嘉
工程热物理学报
本文介绍了由线性压缩机驱动直线型脉冲管制冷机的最新研究结果.根据压缩机参数,依靠线性热声计算程序,优化出10 W级直线型脉冲管制冷机,并使得制冷机入口阻抗能够与压缩机匹配.实验结果表明,由于制冷机与压缩机之间耦合较好,压缩机在达到较好的声电效率的同时,制冷机也拥有较高的相对卡诺效率.其中最好的结果为在输入电功为127 W、制冷温度为77 K的情况下获得了9.4 W的制冷量,整机相对卡诺效率达到了19.8%.文中给出了不同压力、不同调相机构下的压缩机及制冷机特性并对结果进行了分析.
关键词:
线性压缩机
,
脉冲管制冷机
,
阻抗匹配
赵月晶
,
戴巍
,
王晓涛
,
陈燕燕
,
罗二仓
工程热物理学报
为了研究液氦温区脉冲管制冷机的性能,本文对脉冲管制冷机中4K回热器进行了数值模拟分析,建立了包括压缩腔、高温换热器、回热器、低温换热器和膨胀腔等五个区域的数理模型,同时考虑了4He的非理想性以及钬铜体积热容随温度变化的影响;对4K回热器的传热与交变流动过程进行了数值模拟,并分析了回热器中总能流、声功流、体积流率分布、相位的分布和温度分布.计算结果显示,系统在运行频率5 Hz,压缩腔入口压比1.37,输入声功8.14 W的情况下,理论预测在4.2 K时制冷量为0.27 W,考虑膨胀活塞回收的声功后相对卡诺效率为20.6％.
关键词:
液氦温区
,
脉冲管制冷机
,
氦气非理想性
,
数值模拟
余国瑶
,
朱尚龙
,
戴巍
,
罗二仓
,
王晓涛
工程热物理学报
优化设计并研制了一小冷量液氮温区高频热驱动脉冲管制冷机,系统轴向长度仅为1.2 m.针对之前系统热效率较低问题,在数值计算的指导下,对高频驻波热声发动机的板叠流道尺寸和热腔进行了优化,并对声压放大器进行了调整.采用4.0 MPa氦气为工质,在发动机端加入750 W加热量获得了68.3 K的最低制冷温度,这是目前国际上报道的高频热驱动脉冲管制冷机的最低制冷温度.加入500 W加热量时,制冷机获得了76.9 K的无负荷最低制冷温度,在80 K时有0.2 W的制冷量.
关键词:
高频
,
驻波热声发动机
,
脉冲管制冷机
,
制冷量
喻力弘
,
王晓涛
,
戴巍
,
赵瑞东
,
罗二仓
,
高波
工程热物理学报
惯性管是脉冲管制冷饥的一个重要部件，需要保证其在脉冲管热端提供合适的阻抗幅值和相位。如何准确确定惯性管阻抗一直是个难点。本文利用直线压缩机背腔内压力波动计算体积流率，从而间接得到惯性管入口体积流率，进而得到惯性管阻抗特性，并与DeltaEC计算做了详细对比，为进一步优化脉冲管制冷机打下基础。本文首先介绍了惯性管的热声计算模型及其湍流修正方法，并详细介绍利用压缩机了测量体积流率的方法。实验中重点考察了频率、惯性管入口压力波动、气库体积大小对阻抗的影响，并对实验结果进行了分析。实验结果表明，阻抗幅值及相角跟湍流模型计算结果总体而言相当吻合，但在某些区域还需进一步修正。
关键词:
线性压缩机
,
惯性管
,
阻抗
,
热声
,
湍流修正
任嘉
,
胡剑英
,
罗二仓
,
戴巍
,
王晓涛
工程热物理学报
本文设计并加工了一台油润滑压缩机驱动的直线型脉冲管制冷机,压缩机和制冷机之间安装有弹性膜片,该弹性膜可以传递声功同时将压缩机侧工作气体与制冷机侧工作气体隔开,从而使油润滑压缩机作为斯特林型脉冲管制冷机的驱动成为可能,解决了使用传统无油直线压缩机成本昂贵的问题.经过系统实验,制冷机在以氦气为工质,充气压力2 MPa,工频15 Hz时,在80 K获得28.5 W制冷量,输入电功680 W,电冷转化相对卡诺效率达到11.52%.
关键词:
脉冲管制冷机
,
油润滑压缩机
,
液氮温区
王晓涛
,
胡剑英
,
戴巍
,
罗二仓
,
周远
工程热物理学报
脉冲管制冷机在更高频率下操作有利于系统体积的减小，同时也提高了能量的密度。本文首先介绍了直线压缩机驱动直线型脉冲管制冷机的整机计算模型，对于惯性管进行了湍流修正后的阻抗相位分析，结果表明频率越高，湍流影响越小。在100Hz下，整机取得了12．4W的制冷量，冷头温度到达31．8K，整机相对卡诺效率18．4％，已经十分接近于30-60Hz下的脉冲管制冷机性能。实验结果同时表明频率对制冷机及压缩机性能均有明显的影响。
关键词:
直线压缩机
,
脉冲管制冷机
,
耦合
,
高频
王晓涛
,
罗二仓
,
戴巍
,
周远
工程热物理学报
脉冲管制冷机是一种重要的小型低温制冷机,通常高频脉冲管制冷机采用惯性管加气库的调相方式,然而较大的气库降低了系统的紧凑性。对于直线压缩机,其背腔也具有较大的体积,为提高系统的紧凑性,本文进行了使用压缩机背腔作为气库用于调相脉冲管制冷机的研究工作。研究结果表明采用这种方案的制冷机是可行的,当背腔体积足够大时,通过调整惯性管尺寸,其性能接近使用独立气库的脉冲管制冷机的性能。
关键词:
直线压缩机
,
脉冲管制冷机
,
压缩机背腔
,
气库
,
调相
王晓涛
,
喻力弘
,
余国瑶
,
戴巍
,
罗二仓
工程热物理学报
脉冲管制冷机在更高频率下运行能够大幅提高能量密度,有利于系统体积与质量的减小.据此本文开展了300Hz级超高频电驱动同轴脉冲管制冷机的研究.首先分析了直线压缩机与制冷机匹配特性,通过调节前腔体积,使得压缩机在280Hz附近谐振,并能够提供制冷机运行所需压比.实验中取得了最低无负荷冷头温度63.3 K,在80 K获得了1.0W的制冷量,消耗声功约为44 W,以声功计算相对卡诺效率达到6.2％.实验中系统考察了整机性能随惯性管长度、运行频率和平均压力的变化趋势.
关键词:
直线压缩机
,
脉冲管制冷机
,
阻抗匹配
,
超高频
余国瑶
,
王晓涛
,
戴巍
,
罗二仓
工程热物理学报
本文介绍了最低制冷温度达60.5 K的高频300 Hz热驱动单级脉冲管制冷机.为进一步提高耦合系统热效率,在数值计算的指导下,系统研究了高频脉冲管制冷机冷头结构对耦合系统性能的影响特性.采用4.0 MPa氦气为工质,在发动机端加入600 W加热量获得了60.5 K的无负荷最低制冷温度,这是目前国际上报道的高频热驱动单级脉冲管制冷机的最低制冷温度.加入500 W加热量时,制冷机获得了63 K的无负荷最低制冷温度,在80K时有1.16 W的制冷量,耦合系统热效率获得进一步显著提升.
关键词:
高频
,
冷头结构
,
制冷量
,
热效率
王晓涛
,
唐志伟
,
马重芳
工程热物理学报
本文提供了测量垂直埋管土壤热交换器换热量相对精确数据的实验过程,并对高密度聚乙烯单U型管、高密度聚乙烯+不锈钢单U型管、高密度聚乙烯双U型管三种管型布置进行了实验对比研究.对在北京南部自主建立的地源热泵实验系统的垂直土壤热交换器的换热量、土壤热交换器的进出口水温、三种管型布置供水温度的下降速率进行了实验和分析,相信本文结果对于地源热泵理论研究及工程设计具有一定的参考价值.
关键词:
土壤源热泵
,
垂直埋管
,
土壤热交换器
,
单U型管
,
双U型管
