[發明專利]一種納米涂層金屬絲網回熱器填料

有效

• 申請號: 201510040197.6
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104654676B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 陳曦;羅蘭;劉少帥;曹廣亮;唐愷;鄭樸;黃晶晶
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: F25B40/06
• 分類號: F25B40/06
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種低溫回熱器，特別涉及一種納米涂層金屬絲網回熱器填料。

背景技術

回熱器是低溫制冷機的關鍵元件，回熱器一端為冷端，另一端為熱端，兩端具有巨大的溫差，回熱器依靠回熱器填料與交變流動的氦氣熱交換實現交變蓄熱和蓄冷。在低溫制冷機(特別是斯特林制冷機和脈管制冷機)的各項損失中，回熱器的損失最大，通?；責崞鲹p失占總損失的50％以上，回熱器通過填料的熱容實現氣固熱交換，回熱器損失主要包括回熱損失、流阻損失和軸向導熱損失，而其中以回熱損失最大?；責崞魈盍系谋葻崛菰酱螅碚撋匣責釗p失將會降低，因此比熱容是在回熱器填料的材料選擇過程中需要重點考慮的物性參數。

專利CN102937351A公開了一種采用碳納米回熱填料的深低溫回熱器。該回熱器采用在不銹鋼管內填充直徑小于1微米的碳納米管、碳納米纖維素、碳納米球以及碳納米金屬籠中的任意一種或多種材料組成的碳納米材料。工作溫區在10K及以下時，碳納米材料具有非常好的吸附能力，由于氦氣在液氦溫區的體積比熱容較高，所以吸附了氦氣的碳納米材料在10K以下較寬的溫度范圍內也具有較高的體積比熱容，同時具有較好的穩定性，是一種具有較高體積比熱容的回熱填料。與使用傳統回熱填料的深低溫回熱器相比可獲得具有更高的效率，從而提高了液氦溫區脈管制冷機的性能。但該優勢僅適用于極低溫10K以下，在10K溫區以上不適用。同時該碳納米材料如不進行固化，很容易通過氦氣流動而帶入壓縮機，從而導致低溫制冷機失效。

專利CN101799229B公開了一種軸向填料和徑向填料混合填充的回熱器結構，其主要目的在于減小流動阻力損失，采用的是常規的金屬絲網材料。

目前的研究主要是對同一種填料材料的幾何參數進行優化，如改變目數、孔隙率，分層數等，或是常規材料的不同搭配。常規的回熱器填料一般采用不銹鋼絲網或銅絲網，但是由于在低溫下不銹鋼和銅的比熱容下降較快，因此極大地影響了回熱器在低溫下的回熱效率。納米材料是指顆粒尺寸在1～100nm的材料，由于尺度效應和表面效應，納米材料比塊體材料具有更大的比熱容。由于在高頻交變流動換熱中，絲網表面層材料與氦氣進行直接的熱量交換，所以回熱填料的表面熱容很重要。

發明內容

本發明是針對常規的回熱器填料不銹鋼絲網或銅絲網低溫回熱效率低的問題，提出了一種納米涂層金屬絲網回熱器填料，利用納米材料的獨特熱性能，運用于回熱器填料中，提高回熱器填料的整體比熱容，提高回熱器的回熱效率，進而提高低溫制冷機的綜合制冷性能。

本發明的技術方案為：一種納米涂層金屬絲網回熱器填料，不銹鋼鋼絲網做成規則片狀，在不銹鋼鋼絲網片上均勻形成納米涂層，將納米涂層不銹鋼絲網片作為回熱器填料，不銹鋼鋼絲直徑為20～50μm，納米涂層厚度為1～5μm。

所述不銹鋼鋼絲網片為圓形，目數為150～400目，直徑為8～30mm。

所述納米涂層不銹鋼絲網片層疊緊密壓實，形成的回熱器填料長度為40～70mm，裝填入薄壁不銹鋼回熱器套管內。

所述納米涂層為納米鐵涂層，利用荷電微粒和帶相反電荷聚電解質間的靜電引力將納米鐵沉積到不銹鋼絲網片表面。

本發明的有益效果在于：本發明納米涂層金屬絲網回熱器填料，用納米涂層金屬絲網作為填料，提高回熱器填料的整體比熱容，提高回熱器的回熱效率，進而提高低溫制冷機的綜合制冷性能。

附圖說明

圖1為本發明納米涂層金屬絲網回熱器填料裝配后剖視示意圖；

圖2為本發明納米涂層金屬絲網的示意圖；

圖3為本發明納米涂層金屬絲網的局部放大圖；

圖4為納米鐵涂層不銹鋼絲網截面示意圖。

具體實施方式

如圖1所示納米涂層金屬絲網回熱器填料裝配后剖視示意圖，多片納米涂層不銹鋼絲網2疊加后置于回熱器中，顯示了納米涂層金屬絲網填料在回熱器中的裝配。納米涂層金屬絲網填料為由一根根具有納米涂層的金屬絲編成的納米涂層不銹鋼絲網2，納米涂層不銹鋼絲網2與薄壁不銹鋼回熱器套管1內壁緊密接觸，工作氦氣在納米涂層不銹鋼絲網2中交變流動和換熱，實現低溫制冷機的回熱功能。

每片納米涂層不銹鋼絲網2的目數范圍為150～400目，每片絲網的直徑為8～30mm，金屬絲直徑為20～50μm，以保證充分利用回熱器填料的熱容。將納米涂層不銹鋼絲網2分片層疊裝填入薄壁不銹鋼回熱器套管1內，每片網片填料需要緊密壓實，最終形成的回熱器填料長度一般為40～70mm。該回熱器填料的適合工作溫度為40～100K。