一种基于分布式节流效应的快速降温节流制冷机制造技术

本发明专利技术属于制冷机相关技术领域，其公开了一种基于分布式节流效应的快速降温节流制冷机。快速降温节流制冷机包括：绝热外壳，所述绝热外壳的一端设有出气口和进气口，所述绝热外壳的另一端设有冷盘；轴芯，设于所述绝热外壳内部，所述轴芯与所述冷盘之间设有间距，以使冷盘、内芯与绝热外壳内部形成膨胀腔及返流间隙；换热管，所述换热管螺旋缠绕于所述轴芯，所述换热管内部设有节流内芯，所述换热管的进口与所述进气口连接，所述换热管的出口与所述膨胀腔连接。本申请通过设计节流内芯，增强了分布式节流效应，降低了换热温差，提高了换热效率，使得降温速度更快，缩短降温时间。缩短降温时间。缩短降温时间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式节流效应的快速降温节流制冷机


[0001]本专利技术属于制冷机相关
，更具体地，涉及一种基于分布式节流效应的快速降温节流制冷机。

技术介绍

[0002]低温技术作为一种前置性技术手段，在各行各业都得到了广泛地应用和需求，如军工、医疗、航天等。节流制冷机是低温制冷机的一种，具有体积小、质量轻、启动快、可靠性高等优点，因此，被广泛应用于需要快速降温的场合，如红外制导芯片的冷却。其原理是利用节流效应，当高压气态工质经过节流孔或节流阀后，压力迅速降低，从而温度降低甚至液化，高压气体由压缩机或高压气体容器提供。一般来说，小型低温节流制冷机会包含一个逆流换热器，用节流后的低温返流对节流前的工质进行预冷，这种返流预冷的结构设计是提高节流制冷机效率、减小降温时间的重要设计。在换热器中，因为管道细长，流动阻力会导致工质的压力降低，而这种压降同样的会改变工质的温度，这种因沿程阻力导致的温度变化称为分布式节流效应。而目前的节流制冷机的设计或使用会忽略这种沿程节流效应，主要的节流过程还是通过节流阀或节流孔等节流装置，该节流能力有限，降温效率低。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于分布式节流效应的快速降温节流制冷机，本申请通过设计节流内芯，增强了分布式节流效应，降低了换热温差，提高了换热效率，使得降温速度更快，缩短降温时间。
[0004]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于分布式节流效应的快速降温节流制冷机，所述快速降温节流制冷机包括：绝热外壳，所述绝热外壳的一端设有出气口和进气口，所述绝热外壳的另一端设有冷盘；轴芯，设于所述绝热外壳内部，所述轴芯与所述冷盘之间设有间距，以使冷盘、内芯与绝热外壳内部形成膨胀腔及返流间隙；换热管，所述换热管螺旋缠绕于所述轴芯，所述换热管内部设有节流内芯，所述换热管的进口与所述进气口连接，所述换热管的出口与所述膨胀腔连接。
[0005]优选的，所述绝热外壳包括杜瓦外壳以及设于杜瓦外壳底部的底座，所述出气口和进气口设于所述底座上。
[0006]优选的，所述节流内芯为丝或肋组成的沿程线型结构。
[0007]优选的，所述节流内芯的材料为塑料或金属。
[0008]优选的，所述换热管的出口处设有节流阀或节流小孔。
[0009]优选的，所述换热管单螺旋或双螺旋缠绕于所述轴芯外部，螺旋之间间隙填充绝热且具有孔隙的材料。
[0010]优选的，所述换热管为光管或肋片管。
[0011]优选的，所述出气口连接有调节阀，以通过调节阀门的开度控制膨胀腔内的压力，进而控制制冷温度。
[0012]优选的，所述轴芯和杜瓦外壳为空心结构。
[0013]优选的，所述轴芯的材料为绝热材料。
[0014]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的基于分布式节流效应的快速降温节流制冷机具有如下有益效果：
[0015]1.本申请通过设置螺旋缠绕于轴芯的换热管，且在换热管内部设置节流内芯，当工质经过换热管时，在换热管和节流内芯的共同作用下产生分布节流效应，在温度降低的同时与管外返流换热，既能减小换热温差、提高换热器效率，又能使得工质更快的节流到所需温度，达到快速降温的效果。
[0016]2.所述内芯为丝或肋组成的沿程线型结构，可以实现管内沿程节流效应，螺旋状布置增加了节流长度，实现温度快速降温的同时可以增大降温温差。
[0017]3.换热管单螺旋或双螺旋缠绕于所述轴芯外部，螺旋之间间隙填充绝热且具有孔隙的材料，可以限制反流流动，使得外部返流换热更加充分，避免返流过快导致冷量的损耗。
[0018]4.换热管的出口还可以设置节流阀或节流小孔，可以辅助节流，换热管末端正对冷盘，工质经换热管快速节流后形成射流，冲击冷盘，使得冷盘温度快速降低，达到快速制冷的效果。
附图说明
[0019]图1示意性示出了本实施例基于分布式节流效应的快速降温节流制冷机的剖视图；
[0020]图2示意性示出了本实施例基于分布式节流效应的快速降温节流制冷机的结构示意图；
[0021]图3示意性示出了本实施例换热管局部结构剖视图。
[0022]附图标记：
[0023]1‑
底座；2
‑
轴芯；3
‑
杜瓦外壳；4
‑
换热管；5
‑
节流内芯；6
‑
冷盘；7
‑
换热管出口；8
‑
出气口；9
‑
进气口；10
‑
膨胀腔。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0025]本申请提供了一种基于分布式节流效应的快速降温节流制冷机，所述快速降温节流制冷机包括绝热外壳、轴芯2、换热管4等，如图1和图2所示。
[0026]绝热外壳的一端设有出气口8和进气口9，另一端设有冷盘6。进气口9用于输入换热工质，例如可以为高压的氮气或氩气等。冷盘6用于与外部需换热设备连接，进而实现对外部设备的冷却。
[0027]进一步优选的方案中，所述绝热外壳包括杜瓦外壳3以及设于杜瓦外壳底部的底座1，所述出气口8和进气口9设于所述底座1上。杜瓦外壳3为空心结构，内部抽真空。
[0028]轴芯2，设于所述绝热外壳内部，所述轴芯2与所述冷盘6之间设有间距，以使冷盘6、轴芯2与绝热外壳内部形成膨胀腔10。进一步优选的方案中，轴芯2为绝热空芯材料，内部抽真空，以减少热漏。
[0029]换热管4螺旋缠绕于所述轴芯2，所述换热管4内部设有节流内芯5，如图3所示，所述换热管4的进口与所述进气口9连接，所述换热管4的换热管出口7与所述膨胀腔10连接。高压工质通过进气口进入换热管4内，工质在换热管4内的流动过程中，换热管4以及设于换热管4内的节流内芯5提供沿程阻力，使得工质压力降低，温度降低，直至换热管出口，变在换热管4出口形成射流，在膨胀腔10内进一步降低压力和温度后冲击冷盘6。返流略过换热管4后由出气口8排至大气。
[0030]进一步优选的方案中，所述节流内芯5为丝或肋组成的沿程线型结构，材料优选为塑料或金属。
[0031]进一步优选的方案中，换热管4的出口还可以连接节流装置，如节流阀或节流孔等，起到辅助节流的作用。
[0032]进一步优选的方案中，出气口8可以外接调节阀，以通过调节阀门的开度控制膨胀腔内的压力，进而控制制冷温度。
[0033]所述换热管4单螺旋或双螺旋缠绕于所述轴芯外部，螺旋之间间隙填充绝热且具有孔隙的材料，例如尼龙绳、高密海绵等。
[0034]所述换热管4为光管或肋片管，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式节流效应的快速降温节流制冷机，其特征在于，所述快速降温节流制冷机包括：绝热外壳，所述绝热外壳的一端设有出气口和进气口，所述绝热外壳的另一端设有冷盘；轴芯，设于所述绝热外壳内部，所述轴芯与所述冷盘之间设有间距，以使冷盘、轴芯与绝热外壳内部形成膨胀腔及返流间隙；换热管，所述换热管螺旋缠绕于所述轴芯，所述换热管内部设有节流内芯，所述换热管的进口与所述进气口连接，所述换热管的出口与所述膨胀腔连接。2.根据权利要求1所述的快速降温节流制冷机，其特征在于，所述节流内芯为丝或肋组成的沿程线型结构。3.根据权利要求1或2所述的快速降温节流制冷机，其特征在于，所述节流内芯的材料为塑料或金属。4.根据权利要求1所述的快速降温节流制冷机，其特征在于，所述绝热外壳包括杜瓦外壳以及设于杜瓦外...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓青，肖星，陈建业，江汉，罗世博，王俊舒，许峰宁，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：