两种印刷电路板式微通道节流制冷器性能实验研究

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120μm;第二种通道结构为错排微圆柱针肋,当量直径337μm,高低压板片均实现回热和节流并行发生.在2.02～5.20MPa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210.9K,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.