一种级数可调的多级级联型脉管制冷机的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明属于脉管制冷机技术领域，具体是涉及一种级数可调的多级级联型脉管制 冷机。
【背景技术】
[0002] 近年来，脉管制冷机由于其冷端无运动部件，可望真正成为低成本、低振动、运行 稳定可靠的长寿命低温制冷机。随着脉管制冷机结构的不断改进，其制冷温度不断降低，制 冷量和制冷效率也大幅提高，已在超导器件和红外设备的冷却，以及气体液化等方面得到 广泛应用。
[0003] 脉管制冷机的发展主要经历了基本型、小孔型、双向进气型以及惯性管型结构，其 中基本型脉管的效率较低，后三者通过在脉管热端增加了调相结构，使得回热器获得更好 的相位，从而提升了制冷效率。然而这些调相机构无一例外需要消耗来自冷端的声功，这是 脉管制冷机理想效率T/r h低于逆卡诺效率T/(Th-T。）的根本原因。为弥补脉管制冷机这 一缺陷，各国学者纷纷提出了各种声功回收型的脉管制冷机。如日本Matsubara等提出的 热端活塞式脉管制冷机；美国Swift等提出的包含反馈传输管结构脉管制冷机，包含惯性 管声容反馈结构的脉管制冷机，以及基于1/4波长脉管的声功回收型脉管制冷机；朱绍伟 等提出的阶式活塞脉管制冷机等。然而上述结构或增加运动部件，牺牲了脉管制冷机冷端 无运动部件及可靠性高的优势，或存在环路直流，降低制冷性能。
[0004] 由于脉管制冷机的这一理论缺陷没有完全被克服，使得其制冷效率随着制冷温度 的升高，越来越偏离卡诺效率，较大程度上限制了其在更高温区（如80K以上）的广泛应 用。寻求一种高效率的脉管制冷方法，既可将脉管制冷机的应用拓展至更高温区，又可以保 留脉管制冷机可靠性高以及寿命长等优势，因而显得十分重要。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种级数可调的多级级联型脉管制冷机，根据需要的制冷温区不 同，可方便调节脉管制冷机的级数，保证在该温区脉管制冷机的效率最高，远远高于传统的 脉管制冷机制冷效率，可实现脉管制冷机在各个温区的使用。
[0006] -种级数可调的多级级联型脉管制冷机，包括：压缩机、以及与压缩机依次串联连 通的η套脉管制冷机单元、以及同时与所述11套脉管制冷机单元连接的气库，所述η为大于 等于3的正整数；利用传输管回收前级制冷机脉管冷端的声功，用于驱动后级制冷机，当级 数η趋于无穷大时，整机理论效率趋于卡诺效率。
[0007] 对于第η套脉管制冷机单元，其脉管热端换热器通过带阀门的管路与气库相连； [0008] 对于其余第i套脉管制冷机单元，其脉管热端换热器通过阀门调节组件分别与所 述气库以及与第（i+Ι)套脉管制冷机单元中的回热器热端换热器连通，其中i为大于等于 3且小于η的正整数；
[0009] 所述阀门调节组件具有两个工作位，分别为：单独将第i套脉管制冷机单元与气 4
【主权项】
1. 一种级数可调的多级级联型脉管制冷机，其特征在于，包括：压缩机、以及与压缩机 依次串联连通的n套脉管制冷机单元、以及同时与所述n套脉管制冷机单元连接的气库，所 述n为大于等于3的正整数； 对于第n套脉管制冷机单元，其脉管热端换热器通过带阀门的管路与气库相连； 对于其余第i套脉管制冷机单元，其脉管热端换热器通过阀门调节组件分别与所述气 库以及与第（i+1)套脉管制冷机单元中的回热器热端换热器分别连通，其中i为大于等于 3且小于n的正整数； 所述阀门调节组件具有两个工作位，分别为：单独将第i套脉管制冷机单元与气库导 通的第一工作位、以及单独将第i套脉管制冷机单元与第i+1套脉管制冷机单元导通的第 二工作位。
2. 根据权利要求1所述的级数可调的多级级联型脉管制冷机，其特征在于，对于第i套 脉管制冷机单元，所述阀门调节组件包括设置在第i套脉管制冷机单元与气库之间管路上 的第一控制阀、以及设置在第i套脉管制冷机单元与第（i+1)套脉管制冷机单元中的回热 器热端换热器之间管路上的第二控制阀。
3. 根据权利要求1所述的级数可调的多级级联型脉管制冷机，其特征在于，所述调节 组件为三通控制阀。
4. 根据权利要求2或3所述的级数可调的多级级联型脉管制冷机，其特征在于，包括： 输入单元：用于已知参数的输入； 计算单元：根据已知参数计算需要的套数m，m为大于等于1小于等于n的正整数； 控制单元，根据计算单元得到套数m，打开第1~m套脉管制冷机单元中的阀门调节组 件或阀门； 所述计算单元计算所依据的公式为：
上式中，N□表示取整函数，n为所需相对卡诺效率，Th为各套脉管制冷机单元工作的 热端温度；T。为各套脉管制冷机单元工作的冷端温度。
5. 根据权利要求1所述的级数可调的多级级联型脉管制冷机，其特征在于，各套脉管 制冷机单元工作于同样的热端温度Th与冷端温度T。下，对于第i套脉管制冷机单元，其中 部件j的有效横截面积Ay为：
上式中为第一套脉管制冷机单元（3)中部件j的有效横截面积；i为正整数，且满 足1<i<n; 所述部件j为所述脉管制冷机单元中的各部件。
6. 根据权利要求1所述的级数可调的多级级联型脉管制冷机，其特征在于，每套脉管 制冷机单元中，回热器和脉管呈直线型布置、U型布置、内外套嵌同轴布置。
7. 根据权利要求1所述的级数可调的多级级联型脉管制冷机，其特征在于，所有n套脉 管制冷机单元中，所有回热器和脉管均呈内外套嵌同轴布置，其中第1套脉管制冷机单元 位于最外层，第n套脉管制冷机单元位于最内层；针对每一套脉管制冷机单元，回热器位于 外层，脉管位于内层。
8. 根据权利要求6或7所述的级数可调的多级级联型脉管制冷机，其特征在于，所有回 热器热端换热器、脉管热端换热器通过热桥连接，所有冷端换热器通过热桥连接。
9. 根据权利要求6所述的级数可调的多级级联型脉管制冷机，其特征在于，回热器和 脉管呈U型布置、内外套嵌同轴布置时，所述n套脉管制冷机单元中制冷机冷头兼做被冷却 对象的支撑连接结构。
【专利摘要】本发明公开了一种级数可调的多级级联型脉管制冷机，包括：压缩机、以及与压缩机依次串联连通的n套脉管制冷机单元、以及同时与n套脉管制冷机单元连接的气库；第n套脉管制冷机单元的脉管热端换热器通过带阀门的管路与气库相连；其余第i套脉管制冷机单元通过阀门调节组件分别与气库以及与第(i+1)套脉管制冷机单元连通；阀门调节组件具有单独将第i套脉管制冷机单元与气库导通的第一工作位、以及单独将相邻两套套脉管制冷机单元导通的第二工作位。本发明根据需要的制冷温区不同，可方便调节脉管制冷机的级数，保证在该温区制冷效率远远高于传统脉管制冷机制冷效率的同时，可有效避免资源浪费。
【IPC分类】F25B9-14
【公开号】CN104697231
【申请号】CN201510070694
【发明人】王龙一, 甘智华, 王建军, 植晓琴, 尹成厚, 陶轩, 孙潇, 王邦旭
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月10日