大功率脉管制冷机冷端换热器导热过程设计优化.pdf

第十一届全国低温工程大会论文集 ·39· 大功率脉管制冷机冷端换热器导热过程设计优化 姜晓，张伟，甘智华，方凯，孙久策，邱利民 (浙江大学制冷与低温研究所，杭州310027) 摘要：冷端换热器是脉管制冷机的关键部件之一。本文指出大冷量下的冷端换热器的导热损失不容忽视，并基于稳态导 热提出冷端换热器的形状因子。形状因子对冷端换热器效率有至关重要的作用，可作为设计时的判据，也可作为优化目标。 用形状因子法对一台设计目标的冷端换热器进行优化模拟，制冷量可望提高。 关键词：大功率冷量；冷端换热器；形状因子；效率 Thermalconduction onthecoldendheat of optimization exchanger mghpower tube s血Ii呜pulsecryocoolers of and (Institute 310027，China) RefrigerationCryogenics，ZhejiangUniversity，Hangzhou cold Abstract：Theendheat oneofthe tothe tube lossof exchanger(CHX)iskeycomponentspulse cryocooler．Theconducting is FactorZis isbasedonthe conduction． processunneglectablewith hi#coolingpower．Configurationproposed，which steady—state Zis tothe be oftheCHX．SoitCanthecriterionfor andthe of for important design efficiency targetoptimization．Anexistingdesigned 500W@80KCHXis withthis wouldbe 10．84％． optimized way．Thecoolingpower improved endheat Keywords：Highpower，Cold cooling exchanger，ConfigurationFactor，Efficiency 式㈣。因此，一个高效的冷端换热器，需要尽量保 1 介绍 证内部流动损失小和传热损失小。研究发现，对于 随着高温超导应用的不断发展以及气体液化 冷端换热器的传热损失，大功率脉管制冷机较小功 分离工业对大功率低温制冷机的制冷量、初投资、 率脉管制冷机有着更加显著的作用。 可靠性等提出了更高的要求。高效化、大型化成为 表1 不同类型换热器性能比较 具有较高可靠性的脉管制冷机的发展趋势…。其 (1代表最好，4代表最差)‘31 中高频大功率斯特林型脉管制冷机有望成为高温