大冷量整體式斯特林制冷機工作特性研究.pdf

1、高溫超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用極大地促進(jìn)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(diào)節(jié)方便、制冷溫度范圍廣及結(jié)構(gòu)緊湊等特點，并且技術(shù)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(jìn)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(jié)果與模擬結(jié)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(zhì)和曲柄連桿機構(gòu)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(zhì)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(dǎo)熱損失(11.6％)。制冷機各部件中，損失主要發(fā)生在回?zé)崞?35.1％)和水冷器(34.8％)中。對該處結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn):1.回?zé)崞魈盍蟽?nèi)、外直徑已接近最優(yōu)值，長度方向還有較大的改進(jìn)空間;2.用不銹鋼絲網(wǎng)代替銅絨作為回?zé)崽盍?，可以獲得更優(yōu)的制冷性能;3.水冷器換熱管管長短、管內(nèi)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?zé)崞鲀啥速|(zhì)量流與壓力波動相位差偏離了理想情況，對活塞相位進(jìn)行