內置膜式雙向進氣結構脈管制冷機的製作方法

2023-12-05 04:28:51

專利名稱：內置膜式雙向進氣結構脈管制冷機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種內置膜式雙向進氣結構脈管制冷機。
背景技術：
在由簡諧運動的壓縮機驅動的脈管制冷機中，工作流體是以交變流動為特徵的。當脈管制冷機處於雙向進氣模式工作時，由於閥門流量係數的不對稱性，進排氣過程中流進和流出雙向進氣閥的氣量不完全相同，在流經脈管、回熱器的閉合迴路中會引起直流。研究表明，即使直流流動只佔交變質量流的很小比例，它所引起的寄生熱流卻與脈管制冷機的理論製冷量處於同一數量級。這些從熱端流向冷端的附加熱流，不僅增加了冷端換熱器的負載，降低了脈管制冷機的性能，而且還是引起脈管制冷機製冷溫度不穩定的一個重要原因。
由於雙向進氣結構具有其它結構無可比擬的調相和調幅雙重功能，為了獲得良好的製冷性能應儘可能在保留雙向進氣結構的基礎上，採用附加結構實現對直流的控制，以發揮雙向進氣結構的調相、調幅優勢。為了獲得良好的性能，通常利用進排氣過程閥門流量係數的不對稱型，採用逆流並聯或串聯布置的雙閥雙向進氣結構，對直流流動進行抑制，以進一步提高脈管制冷機性能。這些方法的共同缺點是它們對直流的抑制能力強依賴於閥門性能，必須對每臺制冷機進行性能調試，對於不同的工況需對閥門開度重新調節，制冷機性能穩定性差。此外，製冷性能復現性也很差。這些問題的存在對於雙向進氣脈管制冷機的實用化極其不利。為了實現其大規模的商業應用，必須發展更為簡單的抑制手段，實現脈管制冷機結構和調節上的雙重簡單性。

發明內容
本發明的目的旨在針對上述現有技術的不足，提供能克服穩定性差的一種內置膜式雙向進氣結構脈管制冷機系統。
實現上述目的的內置膜式雙向進氣結構脈管制冷機，包括氣庫、通過小孔閥經雙向進氣閥依次連於脈管熱端換熱器、脈管、脈管冷端換熱器後再經冷頭依次連於回熱器冷端換熱器、回熱器、回熱器熱端換熱器後再連於雙向進氣閥構成閉合迴路，其特徵在於，還包括在脈管內設置彈性隔離膜。該膜不僅能夠阻止雙向進氣結構誘發的直流流動，而且與氣流一道參與脈管中功流的傳遞，從而提高制冷機性能。與目前採用的直流抑制方法相比，具有效果明顯、穩定性好等突出優點，能夠很好地克服目前直流抑制方法存在的結構複雜，穩定性差，受工況影響大等缺陷，有利於推動雙向進氣脈管制冷機的大規模商業化應用。


圖1是內置膜式雙向進氣結構脈管制冷機結構示意圖；圖2壓縮終了時彈性隔離膜狀態示意圖；圖3膨脹終了時彈性隔離膜狀態示意圖。
上述圖中標號名稱1、雙向進氣閥，2、氣庫，3、小孔閥，4、脈管熱端換熱器，5、彈性隔離膜，6、脈管，7、脈管冷端換熱器，8、冷頭，9、回熱器冷端換熱器，10、回熱器，11、回熱器熱端換熱器。
具體實施例方式
由圖1可知，本發明的內置膜式雙向進氣結構脈管制冷機系統包括雙向進氣閥1、氣庫2、小孔閥3、脈管熱端換熱器4、脈管6、脈管冷端換熱器7、冷頭8、回熱器冷端換熱器9、回熱器10、回熱器熱端換熱器11；其特徵在於所說的脈管制冷機系統在脈管中設有彈性隔離膜(5)。
我們知道在脈管制冷機中只要存在閉合環路，就有可能形成直流。雙向進氣脈管制冷機中第二進氣閥的引入為直流產生提供了條件。而對於小孔型等脈管制冷機中，由於不存在流經脈管、回熱器的迴路，脈管、換熱器等流阻元件中形成的總直流壓力降剛好等於消除直流所需的壓降，不會產生直流。同樣通過採用彈性隔離膜切斷雙向進氣脈管制冷機的閉合迴路，也就可以有效地阻斷直流產生的途徑，避免直流的產生。與此同時，由於彈性隔離膜具有良好的彈性，在阻止氣流流動的同時，能夠隨氣流一道參與脈管中功流的傳遞，獲得良好製冷性能所需的壓力波和質量流相位角。而不會因為彈性膜的存在而影響制冷機的調相和功流傳遞性能，從而在實現直流抑制的基礎上，獲得更高的製冷性能。
有關彈性膜的布置位置，可以通過變質量系統熱力學和調相理論求得。為了在實現直流抑制的同時，防止彈性隔離膜破壞氣體活塞的層流特性，通常把它布置在離脈管熱端約1/4處，如圖1所示。在壓縮過程中，由於膜片兩邊存在的壓差，使得其在壓縮終了時被拉伸至脈管熱端，而膨脹終了時則被拉伸至脈管中部，其狀態示意圖分別如圖2和3所示。
權利要求
1.一種內置膜式雙向進氣結構脈管制冷機系統，包括氣庫(2)、通過小孔閥(3)經雙向進氣閥(1)依次連於脈管熱端換熱器(4)、脈管(6)、脈管冷端換熱器(7)後再經冷頭(8)依次連於回熱器冷端換熱器(9)、回熱器(10)、回熱器熱端換熱器(11)後再連於雙向進氣閥(1)構成閉合迴路，其特徵在於，還包括在脈管(6)內設置彈性隔離膜(5)。
全文摘要
本發明公布了一種內置膜式雙向進氣結構脈管制冷機系統。它包括雙向進氣閥(1)、氣庫(2)、小孔閥(3)、脈管熱端換熱器(4)、脈管(6)、脈管冷端換熱器(7)、冷頭(8)、回熱器冷端換熱器(9)、回熱器(10)、回熱器熱端換熱器(11)；其特徵在於所說脈管中還設有彈性隔離膜(5)。該膜不僅能夠阻止雙向進氣結構誘發的直流流動，而且與氣流一道參與脈管中功流的傳遞，從而提高制冷機性能。與目前採用的直流抑制方法相比，具有效果顯著、調節簡單、穩定性好等優點，有助於推動脈管制冷機的大規模商業應用。
文檔編號F25B9/00GK1619236SQ200410065588
公開日2005年5月25日 申請日期2004年11月24日 優先權日2004年11月24日
發明者蔣彥龍, 餘剛, 曾克思 申請人:南京航空航天大學