20 K低温制冷机回热器结构设计

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。

低气压高空膜式水蒸发循环冷却试验研究

为研究膜式水蒸发(WME)循环冷却技术在低气压高空环境中的应用可能,搭建以去离子水为工质的WME循环冷却系统试验平台。试验结果表明:系统在低于10 kPa的低气压环境下可以实现将55—70℃的热水降温至45—55℃的冷水,膜组件进出口温差最大达到16.8℃,制冷功率达到4 kW,膜组件热效率高于80%;系统具有一定自适应能力,随着加热功率的提高,制冷量也相应提高;系统结构简单紧凑、体积小、重量轻、易实现,在低气压高空温控应用中有着广阔前景。