基本简介

工作原理

机器分类

基本简介

回热式气体制冷机是以氦气或氢气为工质，在封闭系统中应用回热原理实现气体制冷机循环以获得低温和冷量的机械。致冷温度可在120K以下，属深低温设备。

工作原理

回热式气体制冷机在气体制冷机循环中增加一个回热器，利用回热原理降低膨胀前的工质温度，以提高循环的热效率。在机器内膨胀后的工质中的部分冷量回收于回热器中，在下次循环中再加以利用。回热式气体制冷机具有效率高、结构紧凑、起动快、操作方便和温度范围宽广等优点，适用于制冷量小的场合。

机器分类

回热式气体制冷机有斯特林制冷机、维勒米尔制冷机、吉福特－麦克马洪制冷机、苏尔威制冷机和脉管等。

斯特林制冷机的理想工作过程是由两个定容过程和两个定温过程（见热力过程）组成的可逆循环（见热力循环）。

图为单级斯特林制冷机的结构。压缩气缸和膨胀气缸组成一体。推移活塞把气缸工作空间分成膨胀腔和压缩腔。压缩活塞通过两个主连杆与曲轴上的两个曲拐相连；推移活塞由穿过压缩活塞的活塞杆和副连杆与曲轴的中间一个曲拐相连。这个曲拐与另两个曲拐保持一定的夹角。曲轴的转动使两活塞作差动往复运动，从而使气体压缩、膨胀和回热。气缸的周围装有水冷却器、回热器和冷凝器（即凝汽器）。在气体工质通道中设有阀门。当压缩活塞向上运动时，工质被压缩，从压缩腔排出，经水冷却器、回热器冷却和降温，然后经冷凝器内侧流入膨胀腔。推移活塞向下移动（此时压缩活塞仍向上，然后向下移动），工质在膨胀腔内膨胀后温度降低，即产生冷量。当推移活塞向上运动时（此时压缩活塞仍向下移动），工质继续膨胀后经冷凝器内侧对外输出冷量，依次进入回热器、水冷却器。低压低温的工质由膨胀腔回流至压缩腔时，在回热器填料中吸取热量而温度升高。气体经上述工作过程消耗了功，产生的热量由冷却水带走，消耗的功由电动机输入。冷凝器外侧的气体将热量传递给冷凝器，而使气体温度降低，直至冷凝成液化气体流下。

斯特林制冷机已由单级发展到双级和三级。为了增加机器的制冷量，还有利用四个单级制冷机并联组成的四缸回热式气体制冷机。