专利名称：带径向强化导热的回热换热器的制作方法
技术领域：
本发明属于制冷与低温技术领域的回热换热器，特别涉及一种带径向强化导热的回热换热器。
背景技术：
低温制冷机在军事、空间技术、低温电子学、低温医学、低温生物学、天然气液化等许多领域有着广泛的应用背景。近年来，低温制冷技术在民用科技和国防科技中的重要性日益增加。随着各种红外和超导电子学器件和产品进入实用化阶段，低温制冷机得到了迅速发展，为这些相关的技术器件低温提供有效的低温冷源，保证其正常工作。
回热器是低温制冷机中的关键部件，它广泛应用于斯特林制冷机，脉冲管制冷机，G-M制冷机，热声制冷机或热声发动机中。回热器起到了回热蓄冷的作用，其原理是流体前一周期产生的冷量用于预冷后一周期的流体，使得制冷机冷端的温度不断降低，最终达到我们需要的制冷温度。
在制冷温区较高或制冷量较大的制冷机中，为了减小回热器中的流动损失，通常需要采用较小长径比的回热器结构，(即通常所说的短粗型)，而现有的制冷机中回热器的填料通常采用不锈钢丝网，铅球或磁性复合材料，它们都有一个明显的不足是在同一轴向位置的横截面处，由于填料的径向导热性能差，导致在径向方向产生较大的温差。这在小长径比的回热器中表现的更为显著。从而大大影响了回热器的蓄冷性能，降低了回热器的回热效率。
发明内容
本发明的目的在于克服已有制冷机的回热器结构的不足，提供一种带径向强化导热的回热换热器，该带径向强化导热的回热换热器能有效地解决现有回热器径向导热能力不足的缺点，强化了回热器的径向换热，保持回热器同一轴向位置横截面上的温度一致性或减小温度差别，提高回热器的换热效率，从而提高制冷机的效率。
本发明的技术方案如下本发明提供的带径向强化导热的回热换热器，包括回热器壳体；其特征在于，还包括相间放置于所述回热器壳体内的导热率不同的带孔金属板和金属丝网/铅球；所述带孔金属板的外径与回热器外壳的内径一致；所述带孔金属板上小孔的水力直径为0.5mm-5mm；所述小孔面积总和为带孔金属板横截面积的1/4-2/3。
所述带孔金属板的厚度1-10mm。带孔金属板上小孔为圆形孔或方形孔。带孔金属板可为带网状格金属板。带孔金属板可为带孔铜、铝或银质金属板。所述的金属丝网为磷青铜、磁性金属或不锈钢丝网。回热器外壳为薄壁不锈钢管、钛合金薄壁管或非金属薄壁管。所述非金属薄壁管为玻璃钢管或尼龙管。
本发明提供的带径向强化导热的回热换热器，具有以下优点其结构简单，填充填料方便的优点下，通过添加回热器填料材料和改变填充方式等方法，能够在不增加轴向漏热损失的前提下，强化了回热器的径向换热能力，保持回热器同一轴向位置横截面上的温度一致性或减小温度差别，提高回热器的效率，从而增加制冷机的制冷性能。
图1是本发明一实施例的结构示意图；图2是本发明另一实施例的结构示意图；
图3是本发明的网状结构金属板的示意图；图4为带孔金属板的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例进一步面熟本发明参照图1、2、3、4，本发明的带径向强化导热的回热换热器，本发明提供的带径向强化导热的回热换热器，包括回热器壳体和相间放置于所述回热器壳体内的导热率不同的带孔金属板和金属丝网/铅球；所述带孔金属板的外径与回热器外壳的内径一致；所述带孔金属板上小孔的水力直径为0.5mm-5mm；所述小孔面积总和为带孔金属板横截面积的1/4-2/3。
所述带孔金属板的厚度1-10mm。带孔金属板上小孔为圆形孔或方形孔。带孔金属板可为带网状格金属板。带孔金属板可为带孔铜、铝或银质金属板。所述的金属丝网为磷青铜、磁性金属或不锈钢丝网。回热器外壳为薄壁不锈钢管、钛合金薄壁管或非金属薄壁管。所述非金属薄壁管为玻璃钢管或尼龙管。
本发明的带径向强化导热的回热换热器，可在一根回热器壳体中，交错填入不锈钢丝网和带孔铜板，不锈钢丝网填充量大于带孔金属板的填充量。
本发明的带径向强化导热的回热换热器，还可在一根薄壁不锈钢管中，交错填入网状铜板和不锈钢丝网。不锈钢丝网填充量大于网状铜板的填充量。
本发明的工作原理为，冷热工作流体交替流过回热器，两者流动方向相反，当冷流体流过回热器时，冷却蓄冷丝网填料或带孔铜板，冷量贮存在蓄冷丝网填料中，在高温端和低温端之间产生一个温度梯度。带孔铜板和铜丝网的热导率比不锈钢丝网高两个数量级，所以大大增加了回热器径向的导热能力，使流体在同一截面的径向方向的温度保持基本一致。当热流体流过回热器时，回热器中贮存的冷量用以冷却来流，同理，带孔铜板和铜丝网能使流体在同一截面的径向方向的温度保持基本一致，沿回热器轴向方向，使来流温度逐步降低，到达回热器低温端时，达到一个较低的温度。
实施例1图1为一种将带孔金属板3和不锈钢丝网2交错填入回热器外壳1内构成的带径向强化导热的回热换热器。其中带孔金属板3的外径与回热器外壳1的内径一致。带孔金属板3中小孔的水力直径为1mm、3或5mm，可根据需要而定；小孔面积总和为带孔金属板3横截面积的1/4-2/3即可。金属板厚度在1-10mm范围内，可根据需要而定；只要保证不锈钢丝网的填充量大于带孔金属板的填充量即可。
实施例2图2为一种将网格状金属板3和不锈钢丝网2交错填入回热器外壳1内构成的带径向强化导热的回热换热器。其中网格状金属板3的外径与回热器外壳1的内径一致。网格状金属板中网格的水力直径为0.5mm，可根据需要而定；网格面积总和为网格状金属板3横截面积的1/4-2/3即可。网格状金属板3厚度在1-10mm范围内，可根据需要而定；只要保证不锈钢丝网的填充量大于网格状金属板的填充量即可。
总之，本发明的带径向强化导热的回热换热器，所使用的带孔金属板可为带孔铜、铝或银质金属板。金属丝网可为磷青铜、磁性金属或不锈钢丝网；也可以用铅球作充填物。但要保证两者的导热率不同即可。回热器外壳可为薄壁不锈钢管、钛合金薄壁管或非金属薄壁管(比如玻璃钢管)。
权利要求
1.一种带径向强化导热的回热换热器，包括回热器壳体；其特征在于，还包括相间放置于所述回热器壳体内的导热率不同的带孔金属板和金属丝网/铅球；所述带孔金属板的外径与回热器外壳的内径一致；所述带孔金属板上小孔的水力直径为0.5mm-5mm；所述小孔面积总和为带孔金属板横截面积的1/4-2/3。
2.按权利要求1所述的带径向强化导热的回热换热器，包括其特征在于，所述带孔金属板的厚度1-10mm。
3.按权利要求1或2所述的带径向强化导热的回热换热器，其特征在于，所述的带孔金属板上小孔为圆形孔或方形孔。
4.按权利要求1或2所述的带径向强化导热的回热换热器，其特征在于，所述带孔金属板为带网状格金属板。
5.按权利要求1或2所述的带径向强化导热的回热换热器，其特征在于，所述的带孔金属板为带孔铜、铝或银质金属板。
6.按权利要求3所述的带径向强化导热的回热换热器，其特征在于，所述的带孔金属板为带孔铜、铝或银质金属板。
7.按权利要求1所述的带径向强化导热的回热换热器，其特征在于，所述的金属丝网为磷青铜、磁性金属或不锈钢丝网。
8.按权利要求1所述的带径向强化导热的回热换热器，其特征在于，所述回热器外壳为薄壁不锈钢管、钛合金薄壁管或非金属薄壁管。
9.按权利要求8所述的带径向强化导热的回热换热器，其特征在于，所述非金属薄壁管为玻璃钢管或尼龙管。
全文摘要
本发明涉及一种带径向强化导热的回热换热器，回热器壳体，以及相间放置于所述回热器壳体内的导热率不同的带孔金属板和金属丝网/铅球；带孔金属板的外径与回热器外壳的内径一致；所述带孔金属板上小孔的水力直径为0.5mm－5mm；所述小孔面积总和为带孔金属板横截面积的1/4－2/3。其优点如下结构简单，填充方便，在不增加轴向漏热损失的前提下，可强化回热器的径向换热能力，保持回热器同一轴向位置横截面上的温度一致性或减小温度差别，提高回热器的效率，从而增加制冷机的制冷性能。
文档编号F25B40/06GK1971172SQ20051012621
公开日2007年5月30日 申请日期2005年11月25日 优先权日2005年11月25日
发明者杨鲁伟, 王国平, 马克·迪特雷西, 宫塔·图莫斯 申请人:中国科学院理化技术研究所