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混合工质节流制冷机的理论与实验研究

-40℃~-120℃的低温环境在能源、军工、空间技术、医疗,生物和生命科学等领域都有着广泛的应用和良好的应用前景。采用单级压缩的混合工质制冷机进行该温区的深度制冷,不但可以使制冷机的结构得到简化,提高制冷机运行的可靠性,而且还可以获得更高的热力学效率。但是,到目前为止,该温区有关混合工质制冷机的研究还进行得很少。本文的研究目的就是通过理论和实验两方面深入的分析和比较各类混合工质节流制冷机循环在-40℃~-120℃温区的热力学性能,探求其中的内在规律,找到该温区内具有较高热力学效率和高可靠性的制冷机型式以及相应的最优混合工质成分。首先本文建立了混合工质制冷机循环的优化模型,通过对优化模型中的目标函数、约束条件和设计变量三方面的讨论,得到了对混合工质制冷循环进行优化所遵循的三条较为合理和切实可行的优化原则。通过对各种混合工质节流制冷机循环的特性分析,揭示了不同循环型式之间的内在热力学关系。研究结果表明,正确地选择混合工质,在相同的压  (本文共109页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

小型混合工质J-T节流制冷机理论和实验研究

J-T节流制冷机以其结构简单、可靠性高、适应性强的特点,在能源、军工、空间、生物、医疗和生命科学等领域得到了日益广泛的重视和应用。采用混合工质的J-T节流制冷机在热效率上比纯质有大幅度的提高,本文从理论和实验两个方面分别对开式的J-T快速节流制冷机系统和用空调压缩机驱动的混合工质闭式J-T节流制冷循环进行了研究。多元混合工质J-T节流制冷机涉及许多分支学科,其内部工作机理十分复杂,本文着重对以下几个方面的问题进行深入研究,取得了一些理论进展和实验结果,其要点如下:1.综述了混合工质J-T节流制冷循环的发展史及国内外研究现状,采用立方型状态方程对含氮混合工质的汽液相平衡和热力性质进行了计算,并在此基础上建立了J-T节流制冷系统各部件的物理模型,进行了系统的设计计算;2.阐述了混合工质热交换器的设计方法,对翅片管绕管式换热器(Hampson型)进行初步设计;3.阐述了混合工质J-T节流制冷机的工作原理,研究单纯工质和混合物工质的节流...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>

《低温与特气》2002年06期
低温与特气

多元混合工质节流制冷机逆流换热器综合传热系数的实验研究

1 前 言多元混合工质节流制冷机在过去几年有了很大的进展,采用单级油润滑商用制冷压缩机驱动的多元混合工质节流制冷机与其他形式的制冷机相比具有明显的优点:低温下无运动部件、可靠性高、具有良好的热力性能、低制造成本等,已经成为80~200K温区的主力制冷机[1,2]。该种制冷机制冷温区范围连接低温与普冷领域,具有很广泛的应用背景,对半导体工业、天然气工业、生物医学工程的发展具有非常重要的意义。逆流热交换器是混合工质节流制冷机中最为关键的部件之一,其性能将直接影响制冷机的整机性能。众所周知,从热力学角度讲,较小的传热温差将减小系统不可逆损失,但是从传热学角度讲,在完成一定的传热负荷时,小的传热温差将导致较大的换热面积,换热面积的增大将导致两个问题,一是系统尺寸增加,二是大的传热面积将可能导致工质流动压力损失增加,这也将导致系统性能下降。因此,在以完成所承担的传热负荷为目标下,存在一个换热器的优化问题,这个问题的解决将在很大程度上依赖于...  (本文共6页) 阅读全文>>

《低温工程》2000年02期
低温工程

低温冷冻治疗的新冷源——多元混合工质节流制冷机

1 引 言在医学界,传统的低温外科手术通常是采用液氮等低温介质来实现的,但是,使用液氮等低温流体来进行外科手术时,在液氮的保存、运输等环节上带来了很大不便,尤其是在医学界,一般操作者并不具备相应的低温技术知识。另外,大量使用液氮还有造成局部空间缺氧性窒自己的危险。除此之外,也有采用制冷机形式如脉冲管制冷机来作为冷冻治疗仪[1]的方法,采用脉冲管制冷机作低温治疗仪是一种很有希望的方案,但还有许多问题需要继续研究。因此,现有的低温冷冻治疗仪存在着系统复杂,操作麻烦,或者是效率不高,可靠性差等问题。为此,本文介绍一种新的方式———利用单级油润滑空调压缩机驱动的闭式循环多元混合工质节流制冷机作为低温冷冻治疗仪。利用气体或液体的JouleThomson节流制冷效应产生制冷是一种最简便的方法。因为它的制冷结构最简单,通常是一段毛细管或者小孔。节流制冷机不存在低温运动部件,振动和噪音都很小,而且利于微型化,非常适合应用于低温医疗当中。传统的节...  (本文共6页) 阅读全文>>

《制冷》1980年40期
制冷

多元混合工质制冷机的应用

1引言多元混合工质节流制冷始于本世纪三十年代,到六十年代才在天然气的液化中得到应用,在七十年代前苏联科学家Alfev教授将它发展到了液氮温区,引起了各国科学家的兴趣,并相继开展了研究。直到九十年代后,随着多元混合工质研究的深入,才研制出低成本、长寿命的小型液氮温区的多元混合工质节流的制冷机。其中以美国APD公司为代表,在实用产品上首先批量生产以商标“CRYOTIGER”的这种产品,MTBF大于10万小时,设计无维修寿命5年,主要用于移动通讯接收器中的高温超导器件的冷却。除此之外,还有美国MMR公司、俄罗斯莫斯科动力学院等单位也开展了此项研究。合肥低温电子研究所也进行了大量的实验研究,可以获得-60℃~-200℃温区内任一温度的多元混合工质节流制冷机。2工作流程及特点多元混合工质制冷机是用几种制冷剂按照一定的比例混合,作为单台蒸汽压缩节流循环工质的一种低温设备。多元工质根据制冷温度、制冷量的不同要求进行计算其最佳匹配。压缩机目前大...  (本文共3页) 阅读全文>>

权威出处: 《制冷》1980年40期
《流体机械》2007年05期
流体机械

一种-60℃制冷机的实验研究

1前言随着生物学、医学、电子产业、航空航天的发展和食品流通的发达,节能、环保、运行可靠、成本低廉的-60℃低温制冷机的需求量越来越大。但使用纯工质的单级压缩循环所能达到的温度,通常最低只能达到-40℃左右。要达到更低的制冷温度,就要采用多级压缩循环或复叠式循环,自复叠循环制冷机还可以把混合工质中的高低沸点成分进行分离,高沸点成分经过节流后来预冷低沸点成分,用低沸点成分制冷来获得低温[1~4]。这样就增加了系统的复杂性。Linde-Hampson循环结构简单,采用混合工质就可以达到很低的制冷温度,可以降低运行压力、压比,使回热器两端水当量相匹配,从而减少回热损失,使节流前工质充分预冷,降低节流损失而达到提高热力学效率的目的。但是混合工质的引入,也带来了一些问题,如在众多的纯工质中如何选择所需要的组元工质,选择几种,各种工质在混合工质中所占比例是多少,压比对混合工质系统的影响,以及混合工质相变传热等复杂的问题。所以本文通过Linde...  (本文共4页) 阅读全文>>

《真空与低温》2005年03期
真空与低温

混合工质浓度变化对节流制冷机性能影响的敏感性分析

1引言最近几十年,采用多元混合物作制冷工质的深冷节流制冷机取得了显著进展[1~3]。已经有部分基于深冷多元混合工质节流制冷机的商业化产品出现,主要应用于生物工程、医药医学、信息技术以及清洁能源技术等高科技领域。该制冷方式具有结构简单、成本低、高灵活性、高可靠性和较高的热力学效率等优点,制冷温区覆盖从80K的低温到230K的普冷这一广阔温区。采用常规单级油润滑压缩机驱动使得深冷混合工质节流制冷机进一步降低成本、提高可靠性,并且能够实现工业化规模生产,尤其适合我国目前在压缩机研制方面相对薄弱的情况,能够利用价格低廉、来源广泛、技术成熟的商用压缩机来实现规模化生产。多元非共沸混合工质由于各组元正常沸点的差异,使混合工质相变过程存在较大的温度滑移,即混合工质泡露点温度有很大差异,其特征就是该非共沸混合工质在一定压力下存在一个很大的相变温区。因此,可以通过调整混合物浓度配比使其温度变化曲线与外界变温热源或自身回热更加匹配,进而减小因热当量...  (本文共6页) 阅读全文>>