回热式低温制冷机用回热器结构研究综述

回热器是回热式低温制冷机中的关键部件，它对回热式低温制冷机性能有重要影响，尤其是在高频情况下，这种影响更为明显。在低温制冷机工作过程中，冷热气流交替流过回热器，以回热器填料为中介实现冷热气流之问的热量交换，起到储存和回收冷量的作用，并且建立起制冷机冷端(腔)与热端(腔)之间很大的温度梯度。回热器填料的结构形式对回热器的性能有直接的决定性影响，因此选择合适的填充方式对提高回热式低温制冷机的整体性能显得尤为重要。近些年来，研究人员提出了回热器的多种填充方式，并对不同填充方式下回热器的特性及制冷机的整体性能做了大量研究，这些研究有力地推动了低温制冷机的发展。

1回热器结构的研究进展

1.1北美

美国、加拿大在低温制冷机及回热器方面的研究开始较早，取得的研究成果也较多。

1996年，R.Yaron等人提出了一种填料由长方形蚀刻金属薄片卷裹而成的回热器，结构如图l所示，其中蚀刻金属材料可以为不锈钢、铍铜合金或锑铅合金。在无温度梯度的稳定流动条件下，该回热器内工质的压降是层叠丝网式回热器的1/8;在运行频率为50Hz、平均压力为1.2MPa、压比为1.57、散热温度为350K时，装有该回热器的脉管制冷机的冷端温度可维持在71.81K。3年后，J.R.Olson等研究了蚀刻金属薄片式回热器的性能，结果显示， 由于该回热器形成的流道尺寸过大，在用于脉管和斯特林制冷机时，其性能不及常用的层叠丝网型回热器。

1999年，Thomas FelmleytSJ介绍了一种钕丝带卷裹式回热器，空隙率仅为15%一20%，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年，M.A.Lewis[61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，回热器填料分别为直径在8O m一120 m之间的不锈钢珠、铅珠和铜珠。在充满氦气时，回热器的导热性能明显优于真空状态，这说明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。

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