两种印刷电路板式微通道节流制冷器性能实验研究

• 作者: 常志昊 崔晓钰 耿晖 佘海龙
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 微通道 节流制冷 印刷电路板 传热 Joule-Thomson效应
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 流体力学与传递现象
• 页码范围: 2027-2037
• 页数: 10页
• 分类号: TB61+1
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20201011

摘要

回热节流结构对微通道节流制冷器性能有决定性影响，针对目前微通道节流制冷器多为单层高、低压通道结构，制冷量较小的特点，结合印刷电路板工艺可刻蚀焊接形成不同结构的叠层通道、传热效率高的优点，设计制作出两种印刷电路板式微通道节流制冷器。两种制冷器交错的高低压通道各6层。第一种制冷器的通道结构为大小微槽道相搭配，实现先回热换热后节流，当量直径分别为463 μm和120 μm；第二种通道结构为错排微圆柱针肋，当量直径337 μm，高低压板片均实现回热和节流并行发生。在2.02~5.20 MPa进口压力范围内实验研究两种制冷器性能，得到制冷器质量流量、进出口压力以及进出口和轴向测点的温度。结果表明，微槽道结构制冷器的节流段温降斜率明显大于回热段；微针肋结构前段温降斜率有略微增大的趋势，由于轴向导热和寄生热负荷的存在，后段温降趋缓。第一种制冷器在5.12 MPa进口压力下的质量流量为4.52 g/s，高压侧压降4.31 MPa，最低温度为210.9 K，第二种制冷器在5.20 MPa入口压力下，质量流量为8.70 g/s，高压侧压降4.40 MPa，最低温度可达165.2 K。相比试件一先以回热为主再以节流为主的流程形式，试件二回热与节流同时作用，热力和传热过程有不同规律，具有明显更优的温降效果，是流量、压降、换热、热力过程相互影响的综合结果。随着微通道技术在气体节流领域的应用越来越多，换热过程中伴随显著节流效应越来越普遍，两试件对比实验研究可为今后此类问题的研究、设计与应用提供一些参考。