改进冷端换热器的大功率脉冲管制冷机

蓄冷器热端的质量流：mh=m+（3）和Tc分别是流经脉冲管热端和冷端的工质气体的温度，>和>分别是脉冲管内部和蓄冷器进口处的压力，ciC2为小孔和双向进气阀门的流量系数，Vp为脉冲管的体积，v和r分别是绝热指数和气体常数。

假设脉冲管制冷机中蓄冷器入口处的压力波为方波，脉冲管内的压力波为等腰梯形，因气库内压力波动一般很小，假设它始终等于平均压力蓄冷器和脉冲管内的压力波形如冷端质量流仅仅与脉冲管内部的压力变化率有关，此时质量流相位领先压力波90°因此在一个周期中，脉冲管冷端进气从b点开始，d点结束，排气从e点开始，g点结束因为波形是完全对称的，同一气体微团进出脉冲管的压力相等，因此几乎没有制冷效应在实际的脉冲管热端有换热器，压力波不可能完全对称，所以会产生制冷效应，但它的性能远远不能与改进型脉冲管制冷机相比在改进型脉冲管制冷机中，脉冲管冷端的质量流不仅与脉冲管内部的压力变化率有关，与脉冲管热端的质量流―也有关。根据公的脉冲管制冷机大约只有是1W/2K，在80K时前者的制冷量大约为35W，而后者只有25W，制冷量增加了40%，制冷效率得到较大的提高，因此采用这种新型的换热器，减小了固体导热热阻，同时因其能保证较高的填充率，使气体工质与填料之间能够充分换热，使脉冲管冷端换热效率大大提高，从而改善了脉冲管制冷机的整机性能实验中发现烧结换热器中填料烧结后的强度还难以得到保证，在平均压力较高时（超过12bar），制冷系统运行一段时间后，填料在高压气体冲击下会发生松动散开的情况，使制冷机性能受到严重影响因此，今后还需对填料烧结型换热器加工工艺进行改进，以保证其使用寿命。

5小结本文以提高制冷效率，获得较大的制冷功率以拓宽脉冲管制冷机的应用领域为目的进行了探索应用热力学非对称理论对脉冲管制冷机内部的热力学过程进行分析，依据分析的结论指出了提高脉冲管制冷机效率以获得大制冷量的途径，并提出改进方案，搭建了大功率脉冲管制冷机实验台，进行了进一步的实验验证。通过系统的实验给出了频率充气压力等实验条件对制冷机性能的影响规律，为大功率脉冲管制冷机的进一步深入研究打下了基础。

在脉冲管制冷机中首次采用填料烧结型换热器作为冷端换热器，并得到了较为理想的制冷机性能，从理论和实验上均验证了这种新型换热器在脉冲管制冷机中应用的可行性单级脉冲管制冷机取得了24K的无负荷最低温度，使用填料烧结型冷端换热器的脉冲管制冷机在80K时获得了35W的制冷量，制冷效率超过国内同类脉冲管制冷机，接近了国际领先水平