氩氦刀探针的数值模拟  

Numerical study of Ar-He cryoprobe

作　　者：张绍志[1] 王宏宇[1] 牛梅梅[1] 陈光明[1] 

机构地区：[1]浙江大学制冷与低温研究所,浙江杭州310027

出　　处：《化工学报》2012年第S2期53-57,共5页CIESC Journal

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金项目(2012QNA4008)~~

摘　　要：为了指导氩氦刀设计,对氩氦刀低温探针的内外部传热和J-T节流过程进行了稳态模拟,采用有限差分法,考虑了轴向传热和冷端低压流体的气液两相特征,在氩氦刀端部假设与外界恒热流换热,对流体和壁面的温度分布进行了计算,对不同进气温度下氩氦刀的制冷能力进行了比较。低压流体在换热器冷端存在气液两相,高压进气温度降低有利于制冷量提高;当高压进气温度由300K降至270K,同时维持冷刀端部有效制冷区域外壁温度基本不变的情况下,外部热流可提高20%左右;如利用半导体模块来预冷高压进气,0.001kg·s-1氩气流量用4片C1206型制冷片,冷却模块尺寸约20cm×5cm×5cm即可满足要求。为了指导氩氦刀设计,对氩氦刀低温探针的内外部传热和J-T节流过程进行了稳态模拟,采用有限差分法,考虑了轴向传热和冷端低压流体的气液两相特征,在氩氦刀端部假设与外界恒热流换热,对流体和壁面的温度分布进行了计算,对不同进气温度下氩氦刀的制冷能力进行了比较。低压流体在换热器冷端存在气液两相,高压进气温度降低有利于制冷量提高;当高压进气温度由300K降至270K,同时维持冷刀端部有效制冷区域外壁温度基本不变的情况下,外部热流可提高20%左右;如利用半导体模块来预冷高压进气,0.001kg·s-1氩气流量用4片C1206型制冷片,冷却模块尺寸约20cm×5cm×5cm即可满足要求。

关 键 词：氩氦刀 数值模拟 两相流 预冷 半导体制冷 

分 类 号：TQ-55[化学工程]