20 K低温制冷机回热器结构设计

作者：于凯盈; 巢翊钧; 庄昌佩; 王小军; 闫春杰; 王博; 甘智华

来源：真空与低温, 2021, 27(04): 364-371.

DOI：10.3969/j.issn.1006-7086.2021.04.008

• 复合制冷机
• 脉管级
• 回热器
• COP
• Regen3.2

20 K温区高效制冷是目前空间探测任务制冷的关键需求之一,斯特林/脉管复合制冷机是实现20 K温区高效制冷的重要技术手段。回热器作为复合制冷机的核心部件,其性能对制冷机的整机性能有决定性的影响。合理的设计方法和流程可以保证回热器的性能。20 K温区时回热器工质氦气和填料的物性与较高温区,如80 K温区,相比有很大区别,因此,不能简单套用较高温区回热器的设计方法,须对工作在20 K温区的回热器进行专门的结构设计。本文应用回热器模拟软件Regen3.2,设计了一个冷端温度为20 K的回热器,并对平均压力、相位角、冷端压比、填料种类等参数进行了优化,经过优化设计的回热器的COP超过0.035,20 K下制冷量为0.5 W。本研究为后续20 K温区高效斯特林/脉管复合制冷机的开发打下了基础,也为之后同类型回热器的设计提供了参考。

• 单位
  浙江大学; 兰州空间技术物理研究所