微型低温节流制冷器结构优化设计

Optimal Design of Miniature Joule-Thomson Cryocooler

摘要: J-T节流制冷器被广泛应用于多种红外设备中.在有限结构内达到冷量最大化,是节流制冷器在小型化发展中面临的问题之一.本文在考虑流体物性变化和部件漏热的基础上,建立了一维稳态节流制冷器热力模型,着重对用于节流制冷器的双螺旋翅片换热器中3项结构参数(翅片的肋高、肋厚和肋间距)对换热器性能的影响进行了计算分析,并采用遗传算法对结构参数进行了优化.研究结果表明:论文所进行的数值计算与实验结果吻合较好;在给定工况和结构参数范围内,肋高和肋厚增加会导致换热器的熵产和冷端冷量都增加、肋间距增加则使换热器的熵产和冷端冷量都减少;并存在最优参数使换热器冷端冷量最大.本文所建立的计算方法为J-T节流制冷器在工程应用中的结构优化和设计提供了高效的途径.