专利名称：一种高效脉管制冷机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及回热式低温制冷机，尤其涉及一种高效脉管制冷机。
背景技术：
低温制冷技术长期有力地推动了科学技术的进步，现已广泛应用于军事、医疗、航天、超导等领域。机械式低温制冷机是低温制冷技术中最主流的技术，它的制冷温区已涵盖 4K以上的所有低温温区，在种类众多的低温制冷机种，脉管制冷机由于冷端没有运动部件， 具有结构简单，成本低、机械振动小、寿命长等优点，具有在军事、医疗、航天等领域广泛应用的前景，从而成为研究的热点。但是，由于脉管制冷机的回热器损失、工质不完全膨胀等一系列因素导致脉管制冷机的效率依然偏低(在80K时的相对卡诺效率约为10%-20%)。机械式制冷机的制冷机理包括等焓节流和等熵膨胀两种，而脉管制冷机的制冷机机理属于后者，且脉管制冷机的膨胀部位位于脉管冷端，等熵膨胀系数
μ,是表征在等熵膨胀过程中，温度随着压力变化而变化的一个系数，等熵膨胀系数ft越
高，表明相同的压降下温度降低的更多，即膨胀的更充分，制冷机的效率更高。
发明内容本实用新型的目的是针对现有脉管制冷机效率非常低，克服现有技术的不足，提供一种高效脉管制冷机。一种高效脉管制冷机包括顺次连接的压缩机、传输管、回热器热端换热器、回热器、回热器冷端换热器、渐缩喷管、冷端流道、脉管、脉管热端换热器、惯性管和气库。另一种高效脉管制冷机包括顺次连接的压缩机、传输管、回热器热端换热器、回热器、回热器冷端换热器、冷端流道、渐扩扩压管、脉管、脉管热端换热器、惯性管和气库。本实用新型根据对不同温度下，等熵膨胀系数随压力的变化情况进行研究得出如下结论在大于大约6K的温区内，等熵膨胀系数随着压力的升高而增大；而在小于
大约6K的温区，等熵膨胀系数随着压力的增大而减小。同时，由于制冷机中的工质流动
速度是小于声速的，根据喷管的性质可知当流速小于当地声速时(即马赫数小于1)，使用减缩喷管和渐扩扩压管可以分别实现降压和增压的效果，即根据制冷机的制冷温区的不同可以通过在回热器冷端换热器和脉管之间使用减缩喷管或渐扩扩压管来实现脉管进口处
压力的减小或增大，从而增大等熵膨胀系数私￡，达到提高制冷机效率的目的。具体实施方
式为当制冷温度高于6K时，在回热器冷端换热器和脉管之间加入渐扩扩压管，提高脉管
进口的压力，增大等熵膨胀系数，从而提高效率；当制冷温度小于6K时，在回热器冷端
3换热器和脉管之间加入渐缩喷管，以减小脉管进口的压力，增大等熵膨胀系数,从而提
高效率。
图1是带渐缩喷管的高效脉管制冷机结构示意图；图2是带渐扩扩压管的高效脉管制冷机结构示意图；图3是本实用新型的渐缩喷管的示意图；图4是本实用新型的渐扩扩压管的示意图；图中压缩机1、传输管2、回热器热端换热器3、回热器4、回热器冷端换热器5、渐缩喷管6、冷端流道7、脉管8、脉管热端换热器9、惯性管10和气库11、渐扩扩压管12。
具体实施方式
本实用新型根据制冷温度的不同，通过在回热器冷端换热器和脉管之间加入渐缩喷管或者渐扩扩压管喷管，调节脉管入口处的压力，从而增大等熵膨胀系数/Is，使膨胀更充分，实现提高脉管制冷机效率的目的。如图1所示，使用渐缩喷管的工作在6K温区以下的带喷管的高效脉管制冷机包括顺次连接的压缩机1、传输管2、回热器热端换热器3、回热器4、回热器冷端换热器5、渐缩喷管6、冷端流道7、脉管8、脉管热端换热器9、惯性管10和气库11。如图2所示，使用渐扩扩压管的工作在6K温区以上的高效脉管制冷机包括顺次连接的压缩机1、传输管2、回热器热端换热器3、回热器4、回热器冷端换热器5、渐扩扩压管喷管12、冷端流道7、脉管8、脉管热端换热器9、惯性管10和气库11。渐缩喷管6的结构图如图3所示，图中箭头方向表示流体流动方向。渐扩扩压管12的结构如图4所示，图中箭头方向表示流体流动方向。
权利要求1.一种高效脉管制冷机，其特征在于包括顺次连接的压缩机(1)、传输管O)、回热器热端换热器(3)、回热器G)、回热器冷端换热器(5)、渐缩喷管(6)、冷端流道(7)、脉管 (8)、脉管热端换热器(9)、惯性管(10)和气库(11)。
2.一种高效脉管制冷机，其特征在于包括顺次连接的压缩机(1)、传输管O)、回热器热端换热器(3)、回热器G)、回热器冷端换热器(5)、冷端流道(7)、渐扩扩压管(12)、脉管 (8)、脉管热端换热器(9)、惯性管(10)和气库(11)。
专利摘要本实用新型公开了一种高效脉管制冷机，它包括顺次连接的压缩机、传输管、回热器热端换热器、回热器、回热器冷端换热器、减压喷管、冷端流道、脉管、脉管热端换热器、惯性管和气库。本实用新型根据脉管制冷机工作温区的不同(以6K为界限)，在回热器冷端换热器和脉管之间连接一个渐缩喷管(制冷温度为6K以下)或渐扩扩压管(制冷温度为6K以上)，以相应的减小或提高脉管冷端入口处的膨胀气体工质的压力，从而增大等熵膨胀系数，最终提高脉管制冷机的效率。
文档编号F25B9/14GK202083146SQ20112015729
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者王博, 王龙一, 甘智华, 袁园 申请人:浙江大学