大冷量整體式斯特林制冷機工作特性研究.pdf

1、高溫超導技術的應用極大地促進了大冷量低溫制冷機的發(fā)展。其中斯特林制冷機具有效率高、冷卻速率快、調節(jié)方便、制冷溫度范圍廣及結構緊湊等特點，并且技術相對成熟、成本較低，是百、千瓦級制冷裝置的理想選擇。
　　本文以一臺大冷量整體式斯特林制冷機作為研究對象，基于Sage軟件對其進行數(shù)值模擬分析，額定工況下，液氮溫度(77 K)下模擬出的制冷量為1082W，輸入功為7935W;實驗中，冷頭從室溫降低到最低溫度53.63K用時6分鐘，77K實

2、際獲得制冷量602W，輸入功為11.6 kW。對比實測和模擬出的壓縮腔壓力波動、制冷性能、充氣壓力變化對制冷性能的影響、冷卻水溫變化對性能的影響，發(fā)現(xiàn)實驗結果與模擬結果的變化趨勢一致，而數(shù)值差異較大是模擬計算誤差、水冷器換熱性能有限、潤滑油污染工質和曲柄連桿機構損失等原因造成的。
　　計算出的能量流與理想制冷機中的能量流分布圖吻合良好，理論和模擬制冷量的差值即為可用能損失之和，其中工質不完全換熱損失(53.6％)占總損失的比重最大

3、，其次是流阻損失(34.1％)和導熱損失(11.6％)。制冷機各部件中，損失主要發(fā)生在回熱器(35.1％)和水冷器(34.8％)中。對該處結構進行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn):1.回熱器填料內、外直徑已接近最優(yōu)值，長度方向還有較大的改進空間;2.用不銹鋼絲網(wǎng)代替銅絨作為回熱填料，可以獲得更優(yōu)的制冷性能;3.水冷器換熱管管長短、管內徑小、管數(shù)多時可以獲得更大的制冷量。
　　制冷機相位圖顯示回熱器兩端質量流與壓力波動相位差偏離了理想情況，對活塞相位進行