斯特林型脉管制冷机中的回热器温度不均匀性研究

作     者：孙大明 Marc Dietrich Guenter Thummes 邱利民 

作者机构：浙江大学制冷与低温研究所杭州310027 Institute of Applied Physics University of Giessen TransMIT-Centre for Adaptive Cryotechnology and Sensors Giessen D-35392 Germany 

出 版 物：《科学通报》 (Chinese Science Bulletin)

年 卷 期：2008年第53卷第24期

页      面：3062-3066页

核心收录：

学科分类：080705[工学-制冷及低温工程] 082703[工学-核技术及应用] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0827[工学-核科学与技术] 

基　　金：德国经济技术部(BMWi)(批准号:03SX221A) 德国DAAD访问学者基金资助项目 

主　　题：脉管 低温制冷机 大功率 回热器 

摘      要：回热器是脉管制冷机和热声热机中的最关键部件之一.当回热器由中小功率放大到大功率时,其内垂直于声传播方向的热力和水力联系变弱.在这种情况下,任何的非对称因素都可能在制冷机或发动机的回热器内引发严重的不稳定性问题,从而降低制冷机或发动机的性能.对一台大功率二级热耦合U型斯特林脉管制冷机进行了实验研究,通过对中间换热器和回热器周向温度分布进行测量,发现了一种由级间预冷不对称性引起的回热器温度不均匀性.观察发现,回热器周向的温度不均匀性源于第二级回热器的中间换热器,之后,这个温度不均匀性在回热器中以内部直流的形式自行放大,最大径向温差可达30-40K.在对第一级冷头外加热负荷并逐步增大热负荷直至把第一级的预冷效应转变为加热效应的过程中,回热器内的温度不均性逐渐变弱,最后其方向发生逆转.本研究证明了在大功率回热式热机中保持换热器加热或冷却作用周向均一的重要性.