回热器发展综述.ppt

硕士学位论文答辩 回热器的发展综述 姓 名：XX 学 号：XX 主 要 内 容 回热器工作原理 1 常用回热器简介 2 回热器结构研究进展 3 回热器性能评价指标 4 1 回热器工作原理 回热器，是指回收透平排气中的余热用于加热压气机出口空气的再生式或表面式热交换器。 1.1回热器概念 1.2热声效应 热声热机是一种基于热声效应而发展的新型热机，回热器作为热声热机的核心部件，热声转换就发生在回热器中。热声效应是指当可压缩流体工质在热声系统中进行热声振荡时与固体工质之间进行热力相互作用而发生的时均能量转换效应，它是由处于声场中的固体工质和振荡流体工质之间的相互作用导致的距离固体壁面一定范围内产生沿着（或逆着）声传播方向的时均热流和时均功流。 2 常用回热器简介 常用回热器 金属丝网回热器 平板型回热器 蜂窝陶瓷回热器 多孔纤维型回热器 针束型回热器 吸附剂型回热器 由丝网片堆积而成，一般用模具冲压或线切割直接成形，填装方便，加工工艺成熟。在低频系统中通常采用丝网堆积的板叠，但在高频系统中由于杂乱堆积的丝网会导致阻力较大，所以一般不考虑用金属丝网回热器。 可由金属直接线切割形成，也可以利用金属薄板与金属丝手工电焊而成，是常用的一种形式。平板型回热器横向导热效果不如金属丝网回热器，但其气体通道规则，流动阻力较小。 直接利用整块蜂窝陶瓷作为回热器，不需要加工，可以直接根据需求在厂家定做。蜂窝陶瓷的优点很明显，成熟的定形技术保证气体通道光滑，流动阻力较小，但是陶瓷材料的热导性决定蜂窝陶瓷回热器的横向换热能力较差。 用玻璃纤维、棉纤维、气凝胶、网状玻璃碳纤维等截面积随轴线变化的随机多孔材料制成。在这种多孔结构中，频率低的时候，细管中的流动为泊肃叶流，而随着频率的增高，必须考察除了粘滞以外由惯性带来的影响，且会随频率而增大。 其加工工艺复杂，因此很少用到。 填充物为吸附剂，比表面积大，具有吸附能力，当回热器低温区局部压力升高时，吸附剂会吸附气体工质，固体吸附剂颗粒吸收吸附热；当局部压力降低时，气相工质自吸附剂内解吸出来，高温区吸附剂颗粒释放热量，提供解吸热。 2 回热器结构研究进展（北美） 年代 进展内容 1999 Thomas Felmley介绍了一种钕丝带卷裹式回热器，空隙率仅为15%~20%，可用于替代G-M制冷机二级回热器中堆叠金属珠式回热器 2001 M. A. Lewis等对G-M制冷机用堆叠金属珠式回热器的导热性能进行了测试 ，堆叠金属珠间的高压氦气工质能有效提高冷热端间填料的导热性能。 2004 Uri Bin-Num等在层叠丝网式回热器的基础上提出了一种由丝网烧结黏结块层叠配的丝网黏结块式回热器，该回热器具有较高的轴向热阻和较好的综合性能。 2005 Xiaoqin Yang等研究了回热器尺寸对微型斯特林制冷机的影响。得知，回热器的水力直径存在最优值 。 2007 Matthew P. Mitchell等测试了由三种不同蚀刻型式的蚀刻薄片平行组装而成的平行片式回热器。 2009 Mounir B. Ibrahim等提及了一种随机丝式回热器，回热器填料由随机丝采用烧结法黏结而成，出于对随机丝材料特性和烧结工艺的考虑，气流流向垂直于随机丝轴线方向。 2 回热器结构研究进展（欧洲） 年代 研究进展 1997 C. Wang等对在低于4K温区内运行的双级脉管制冷机进行了研究。其中二级回热器由40%ErNi0.9Co0.1珠、27%的ErNi珠和33%的铅珠混合填充时，制冷机性能最优，制冷温度可低至2.23K。 1999 A.von SchneidemesserK等介绍了G-M(56K50W)脉管(4.2K0.26W)混合式低温制冷机，冷端温度可低至2.2K。 2002 L. Trevisani等介绍了二级回热器由铅珠与30%的磁性材料Er(Ni0.075Co0.925)2混合填充而成的双级G-M制冷机，制冷机制冷量比仅填充铅珠时增大了15%。 2004 N. Jiang等研究了低于1.3K的双级脉管制冷机，其中一级回热器填充有不锈钢丝网和铅珠，二级回热器高温级填充有不锈钢丝网，二级回热器低温级填充有铅珠、ErNi珠和HoCu2珠。 2007 M. Dietrich等通过改变混合填料的填充比例研究了斯特林型脉管制冷机用回热器的温度不均匀性，得知，80目铜丝网的替代率为50%的不锈钢丝网回热器较适用于冷端温度高于70K的制冷机。 2 回热器结构研究进展（亚洲） 年代 研究进展 2001 K. Muralidhar等利