[發(fā)明專利]阻尼對沖式氣波制冷機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810011255.2
• 申請日: 2008-04-30
• 公開（公告）號: CN101270931A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡大鵬;劉培啟;朱徹;鄒久朋;代玉強
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: F25B9/00
• 分類號: F25B9/00
• 代理公司: 大連八方知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 朱秀芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明阻尼對沖式氣波制冷機屬于壓力氣體的膨脹制冷技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

已有的熱分離機和氣波制冷機，都是依靠壓力氣體依次對各根末端封閉的振蕩管內(nèi)的潴留氣做不定常膨脹功，在潴留氣中產(chǎn)生壓縮波與膨脹波，壓力能轉(zhuǎn)化為熱能再通過管壁散出，入射壓力氣體因膨脹做功而消耗了自身的能量，溫度降低而實現(xiàn)制冷。這類制冷機能夠在較低的轉(zhuǎn)速下高效地工作，從而避免了像低溫透平膨脹機那樣，必須在高轉(zhuǎn)速下運行而帶來的一系列不便。

但目前的熱分離機和氣波制冷機在實際應(yīng)用中，為了滿足在低轉(zhuǎn)速下獲取高效率的需要，其振蕩管的長度比較長，容易振動，常出現(xiàn)斷管事故。并且由于較長的振蕩管末端管壁的溫度較低，不能強力地耗散能量，管材功能率較低。還有壓力波會從封閉的終端反射回到入口端，加熱新鮮的或者已經(jīng)制冷的氣體，使制冷效率降低，當(dāng)射流頻率與管內(nèi)氣體振蕩頻率不一致時更甚，使效率隨轉(zhuǎn)速變化上下波動的范圍達10％或更多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種較短振蕩管長并在低轉(zhuǎn)速運行時仍能保持高且穩(wěn)定制冷效率的單體不定常膨脹制冷機--阻尼對沖式氣波制冷機。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：將輻射或圓周排列的振蕩管8按圓周錯開相同角度的原則兩兩配對，在每兩根的末端連接一阻尼耗散結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)兩管的流道貫通。為實現(xiàn)在不同工況下，射流頻率都能與管內(nèi)的波振蕩同步，兩兩組對的雙管位置在圓周方向上或是緊相鄰或是叉開一定的夾角，即以間跳排列的方式貫通互連，對管的夾角從緊挨著直至擴展到相對成180°。對管末端的阻尼耗散結(jié)構(gòu)由阻尼腔18、U型回彎管19、耗散段連通腔20和氣封排液導(dǎo)管21組成，每根管的末端可以接一個至數(shù)個串連的阻尼腔18，耗散結(jié)構(gòu)的兩端分別連至兩管的末端。而每一個阻尼腔18都是由一段柱體腔和一段錐體腔組合而成，振蕩管8內(nèi)的壓縮波先經(jīng)柱腔，再大部分進入錐腔。由于從錐腔內(nèi)壁反射的壓縮波很難再返回柱腔的入口，而只能在阻尼腔中多次反射耗散，因此壓縮波就很少能返回振蕩管8的入口加熱制冷氣了。而對于從錐段逃出來的壓縮波，則采用將數(shù)個阻尼腔串連而進行級聯(lián)式的阻尼耗散。為了充分耗散能量和緩沖對管射流的時間差，阻尼耗散結(jié)構(gòu)段的長度取0.3米以上。由于每對振蕩管8對管的排布方向都是同向順排的，因此與對管兩末端相連的阻尼耗散結(jié)構(gòu)，在阻尼腔之間有一段U型回彎管19，以使耗散結(jié)構(gòu)的兩接入口同方向。

將振蕩管兩兩組對，兩末端通過一種阻尼耗散流道結(jié)構(gòu)互連，兩振蕩管的壓力波都能夠進入此公共的耗散結(jié)構(gòu)，如此以來可以產(chǎn)生下列效果：

1.由于阻尼結(jié)構(gòu)的連通，大大降低了振蕩管的氣體壓縮剛性，氣體振蕩頻率顯著降低，新鮮壓力氣的射流頻率就可以隨之減小，氣體分配器的轉(zhuǎn)速也就跟著降低，即可以在更低的轉(zhuǎn)速下運行；或者在相同的轉(zhuǎn)速之下，振蕩管的長度可以縮短，機械振動減輕，不易損壞。

2.由于振蕩管遠端的阻尼耗散結(jié)構(gòu)是兩根對管共用的，其能量負荷要比單管的獨立耗散結(jié)構(gòu)大一倍或更多(當(dāng)管長縮短)，如此單管獨立耗散結(jié)構(gòu)的管長不能短、但末端和耗散結(jié)構(gòu)的溫度低、耗散能量差的弊端就能得到根本的改善，有色金屬的使用效率提高，用量可以減少。

3.兩管貫通的阻尼結(jié)構(gòu)可以設(shè)置多個串連的阻尼腔，兩管內(nèi)的波系可以相互作用，使壓縮波在多個阻尼腔中來回反射而多次耗散，因此能量波的衰減耗散更加徹底，基本不會再返回到振蕩管的始端開口，如此氣波制冷機的制冷效率將有所提高，而且以往的效率會隨射流頻率即轉(zhuǎn)速變化產(chǎn)生波動的問題也會大為改善。

為了進一步提高制冷效率，本發(fā)明阻尼對沖式氣波制冷機的技術(shù)解決方案還包括以下幾點結(jié)構(gòu)特征：

1.增加了小孔排液結(jié)構(gòu)。在阻尼耗散結(jié)構(gòu)的適當(dāng)位置開孔，連接一段短管和排液腔，借助于重力作用將耗散段內(nèi)可能積存的凝液收集到排液腔中并定期排出。這樣確保振蕩管8和耗散段無凝液，可使壓力波在內(nèi)部順暢運動，不會使制冷機隨運行時間的延續(xù)而降低效率。由于兩個振蕩管8共用一個排液結(jié)構(gòu)，與單管獨立的氣波制冷機相比，機器的復(fù)雜程度降低。

2.旋轉(zhuǎn)射流分配器7內(nèi)部流道由原來的扁長型改為方形，可減小從機體進氣管到氣體分配器過程中的壓力損失；旋轉(zhuǎn)射流分配器7內(nèi)流道的軸向有傾角，以進一步減小減壓降損耗。