本發(fā)明涉及一種脈管，具體涉及一種脈管制冷機多層脈管的結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

隨著紅外探測設(shè)備和低溫超導設(shè)備等對冷量的需求越來越大，發(fā)展大冷量脈管制冷機的十分必要。但是隨著冷量的提高，脈管勢必變得更粗而長度上確有限制，這使得脈管長徑比變小，脈管內(nèi)部湍流、二次流、直流等復雜流動程度加重，影響了脈管制冷機制冷性能。

多層脈管作為脈管制冷機關(guān)鍵的部件。它將實現(xiàn)以下幾方面主要功能：

1)將脈管分割成數(shù)個平行的氣流通道，在有限的系統(tǒng)長度內(nèi)增加了脈管流道場徑比。

2)高效聲功傳輸，通過抑制脈管內(nèi)部湍流、二次流、直流等復雜流動，使脈管內(nèi)部工質(zhì)經(jīng)多層脈管裝置使得脈管內(nèi)部速度場和溫度場分布狀態(tài)更加均勻；減少脈管兩端聲功傳輸損失。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，本發(fā)明涉及一種脈管制冷機多層脈管的結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法,解決脈管制冷機設(shè)計中隨著冷量增大產(chǎn)生的流動復雜性提高、脈管長徑比降低、聲功傳輸效率低下等問題。

為達上述目的，一種脈管制冷機多層脈管的結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法，其結(jié)構(gòu)由最外層脈管3、內(nèi)部多層脈管2、支架1組成。支架1和內(nèi)部多層脈管2、最外層脈管3由同種材料不銹鋼制造。支架1上有安裝槽，與內(nèi)部多層脈管2、最外層脈管3配合連接。支架1通過安裝槽將內(nèi)部多層脈管2定位在最外層脈管3內(nèi)部，最外層脈管3和內(nèi)部多層脈管2之間兩端平齊，，內(nèi)部多層脈管(2)和最外層脈管(3)保持同心布置。

首先，根據(jù)加工工藝和工況確定外層脈管厚度w；

其次，內(nèi)部多層脈管層數(shù)i：

其中：d1為外層脈管內(nèi)徑；l為脈管長度；a為需要的脈管長徑比。

最后，根據(jù)需求計算內(nèi)部多層脈管內(nèi)徑di：

d1²-d2²＝d2²-d3²＝…＝di-1²-di²＝di²(2)

內(nèi)部脈管的厚度考慮加工工藝的要求控制在0.1mm-0.2mm。

本發(fā)明的優(yōu)點

1)將脈管分割成數(shù)個平行的氣流通道，在有限的系統(tǒng)長度內(nèi)增加了脈管流道場徑比。

2)高效聲功傳輸，通過抑制脈管內(nèi)部湍流、二次流、直流等復雜流動，使脈管內(nèi)部工質(zhì)經(jīng)多層脈管裝置使得脈管內(nèi)部速度場和溫度場分布狀態(tài)更加均勻；減少脈管兩端聲功傳輸損失。

上述優(yōu)點將大大促進脈管制冷機脈管性能的提高，對于制冷機整機性能的提升具有非常重要的意義。

附圖說明

圖1為多層脈管制冷機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為多層脈管制冷機多層脈管結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3為多層脈管制冷機脈管支架結(jié)構(gòu)上視圖；

其中：1為支架、2為內(nèi)部脈管、3為最外層脈管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的具體實施方式做進一步地詳細說明。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“徑向”、“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”、“豎直”、“水平”等指示方位或位置關(guān)系為基于附圖所示位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有的特定方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，在本發(fā)明的描述中除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

如圖1所示，所發(fā)明的一種脈管制冷機多層脈管的結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法，采用不銹鋼材料制造，外層脈管外徑0.3mm，內(nèi)徑為20mm，長度73mm；為使長徑比大于5，根據(jù)公式(1)，得到內(nèi)部脈管層數(shù)為1，根據(jù)計算的到內(nèi)部脈管內(nèi)徑為14mm，壁厚0.15mm

從而形成用于脈管制冷機的多層脈管結(jié)構(gòu)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種脈管制冷機多層脈管及設(shè)計方法。其結(jié)構(gòu)為同軸布置的多層脈管，多層脈管裝置將脈管分割成數(shù)個平行的氣流通道。脈管內(nèi)部工質(zhì)經(jīng)多層脈管裝置使得脈管內(nèi)部速度場和溫度場分布狀態(tài)更加均勻；從而抑制脈管內(nèi)部湍流、二次流、直流等復雜流動；在有限的系統(tǒng)長度內(nèi)增加了脈管流道長徑比，增加了系統(tǒng)制冷效率；一定程度改善脈管冷端質(zhì)量流和壓力波相位關(guān)系，增加制冷量，提高制冷機效率。

技術(shù)研發(fā)人員：吳亦農(nóng);楊森;蔣珍華
受保護的技術(shù)使用者：中國科學院上海技術(shù)物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.12
技術(shù)公布日：2017.09.15