基于斯特林技术的普冷制冷机设计研究

• 作 者: 卢伟
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 斯特林制冷机 普冷 设计 ANSYS

随着斯特林制冷技术的日趋成熟，斯特林制冷技术的运用已经从军事和航天领域逐渐向民用普冷领域扩展，斯特林制冷机由于其高效、节能和环保等特性决定了其具有广阔的发展前景。相比较于目前大多数普冷冰箱所使用的蒸汽压缩机，斯特林普冷制冷机具有绿色节能、高效紧凑的优点。由于斯特林制冷机的技术成本过高，斯特林制冷机目前主要运用于军事和航天领域，在普冷领域还没有得到广泛推广。斯特林制冷机在普冷领域的研究仍处于起步阶段，还存在着许多技术问题和科学问题，基于此，本文针对斯特林技术在普冷领域的运用进行了初步的研究，主要开展了以下几点工作。1）对斯特林制冷机循环的绝热模型经典分析方法进行了研究；对回热器的设计理论进行了研究；对斯特林制冷机运行过程中存在的各种不可逆损失进行了分类和分析。2）设计了应用于汽车冰箱的制冷机，根据汽车冰箱稳定运行在预定的最低制冷温度的情况下，计算冰箱箱体的漏热量，从而确定了制冷机运行时所需要的制冷量，进而确定了制冷机的功率以及一些相关的参数。计算得知，所设计的制冷机的制冷量为16.2W，斯特林制冷机的输入功率应为33.25W。对斯特林制冷机的几种工质进行比较选择，选定氦气作为制冷机的工作工质。并对制冷机的相位角的选择进行讨论和研究，确定了斯特林制冷机的相位角为90°时，斯特林制冷机的效率最高。在制冷机工作和不工作两种情况下，研究了放入冰箱中物体的温度分布情况。3）具体对各关键部件进行了设计，并运用ANSYS有限元技术对部分部件进行分析计算，使设计的用于普冷领域的斯特林制冷机更趋向合理。