[發明專利]采用多塊板式換熱器的脈管制冷機

有效

• 申請號: 201610058529.8
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN107014099B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 石雅枝;朱紹偉
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

本發明涉及采用多塊板式換熱器的脈管制冷機。采用多塊板式換熱器的脈管制冷機包括順序連接的脈管、冷量換熱器及回熱器，冷量換熱器為多塊板式換熱器，由分別連接在脈管與回熱器上起換熱作用的兩個端部換熱板及設置在兩個端部換熱板之間起氣體均勻作用的中間換熱板組成，端部換熱板與中間換熱板由固定件組裝成整體，相鄰兩塊換熱板上的氣體通道呈交叉放置。與現有技術相比，本發明中的換熱設備采用交叉放置的多塊狹縫式或孔式換熱板，有利于減小氣體流動阻力，使氣體流動均勻，同時，相鄰狹縫垂直或孔交錯增強了氣體和換熱器間的換熱，具有氣流阻力小、換熱效果好的特點。本發明可采用直線型脈管制冷機和U型脈管制冷機等多種形式。

技術領域

本發明涉及一種脈管制冷機，尤其是涉及一種采用多塊板式換熱器的脈管制冷機。

背景技術

自80年代小孔型脈管制冷機發明以來，先后出現了雙向進氣型、雙活塞型、四閥型、慣性管型等多種形式。脈管制冷機的性能隨著脈管熱端調相機構的改進而不斷提高。脈管制冷機具有穩定性好，低溫端沒有運動部件等優點。隨著效率的不斷提高，脈管制冷機正在逐步取代G-M、Stirling制冷機，成為市場的主流低溫制冷機。

除了調相機構的改進外，低溫制冷機的冷量換熱器的優化也是提高制冷機整機性能的有效途徑。由于受到制冷機自身結構的限制，小型低溫制冷機的冷量換熱器一般尺寸較小。目前，冷量換熱器的主要結構有兩種，一是采用以絲網作為填充材料，二是采用單塊狹縫式換熱板。以絲網作為填充材料的冷量換熱器具有換熱系數高的特點，但是絲網阻力系數大，流體流過絲網時阻力損失太大，影響制冷機的性能；而采用單塊狹縫式換熱板作為冷量換熱器，相比于絲網填料換熱器的優點是，換熱器對氣體的流阻小，但單塊狹縫換熱器換熱不充分。

斯特林型脈管制冷機一般在高頻下運行，運行頻率大約50-100Hz，因此回熱器尺寸很大，脈管尺寸很小。而為了減小阻力，回熱器的長度一般在50mm左右，因此，增大回熱器的方法只有加大其直徑，而脈管直徑可由其最佳長徑比而設計。因此，存在回熱器直徑與脈管直徑相差很大的問題，特別是大功率下，脈管與回熱器直徑差更大。氣體在回熱器與脈管之間往復流動，冷量換熱器介于脈管與回熱器之間，既要起到換熱作用，又要起到脈管與回熱器之間的氣體均勻器的作用，使氣體流入回熱器和脈管都能做到均勻，提高制冷量，一般的冷量換熱器無法勝任這種狀況。

發明內容

為了解決背景技術中所提到的脈管制冷機存在的缺點，本發明旨在提供一種采用多塊板式換熱器的脈管制冷機，脈管制冷機的冷量換熱器采用多塊板式換熱器，以此增強脈管制冷機冷端換熱器的換熱效率，并起到氣體均勻器的作用，進而改善制冷機整機性能。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

采用多塊板式換熱器的脈管制冷機，包括順序連接的脈管、冷量換熱器及回熱器，所述的冷量換熱器為多塊板式換熱器，所述的多塊板式換熱器由分別連接在脈管與回熱器上起換熱作用的兩個端部換熱板及設置在兩個端部換熱板之間起氣體均勻作用的中間換熱板組成，所述的中間換熱板至少設有一個。所述的端部換熱板與中間換熱板由固定件組裝成整體，相鄰兩塊換熱板上的氣體通道呈交叉放置。

分別連接在脈管與回熱器上起換熱作用的兩個端部換熱板的直徑不同，當中間換熱板設有一個時，所述的中間換熱板直徑介于兩個端部換熱板之間；當中間換熱板至少設有兩個時，所述的中間換熱板直徑分別與其對應的端部換熱板相當。以此可以實現回熱器與脈管間的尺寸過渡。

優選地，所述的端部換熱板與中間換熱板平行間隔設置，相鄰的兩塊換熱板之間留有間隙。間隙的存在使得氣體的速度和溫度更加均勻，有利于氣體和換熱板間的換熱。換熱板用作換熱器的同時，也起到均流氣體的作用。使得氣體在進入回熱器和脈管中時，尤其是進入回熱器中時，不會產生過大擾動，從而保證氣流均勻，減少換熱損失。

所述的固定件為內部中空的管狀結構，所述的端部換熱板與中間換熱板設置在固定件內。