微型机械制冷机污染传输机理的

微型机械制冷机污染传输机理的研究

摘要：污染是影响微型机械制冷机运行寿命的一个关键因素，为实现污染控制技术的系统化、标准化需要深入研究污染气体在机械制冷机内的传输机理。采用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法对制冷机内污染气体的传质过程进行理论仿真，设计编写软件程序计算了分子流状态下污染气体分子通过制冷机内复杂管路的传输几率，计算得到关键管道的传输几率小于3%，最后设计、搭建污染传输实验台,结合具体的实验数据对传输几率的理论计算值进行了验证。

关键字：机械制冷机污染传质蒙特卡罗方法传输几率1前言近年来斯特林、脉管等机械制冷技术发展迅速，已成功应用于空间、军事、通信等各个领域[1,2]。长寿命技术是微型机械制冷机目前急需解决的一项关键技术，而在长寿命技术中，气体污染是一个重要因素。污染气体在制冷机内产生后，沿着复杂的管路进行传输分布，最后缓慢的吸附凝聚在蓄冷器从而影响制冷性能。研究机械制冷机污染气体传质过程的意义在于可以从机理上了解污染对制冷机影响的途径、趋势，并对污染控制措施的改进和标准化提出建议。对污染传输过程的研究采用理论计算和实验验证两种方法相结合。大量的分析结果表明，机械制冷机内的污染气体主要是水蒸气、酒精、丙酮[3]。在制冷机的装配、运行中有两种情况涉及到污染传输：一个是装配后的高温烘烤除气；另一个就是长期运行中的污染传输。一台制冷机装配后要进行烘烤除气，相关部件缓慢释放的污染气体经由微小间隙、圆管等通道被真空泵抽走。在制冷机的长期运行过程中，污染的主要来源是直线电机、蓄冷器等关键部件的放气，直线电机绕组的放气通过间隙密封缓慢的扩散到压缩腔、中间连管、膨胀腔，然后在蓄冷器被吸附冷凝，蓄冷器本身的放气也逐渐在冷端凝结，达到一定程度后制冷机性能会显著下降。机械制冷机的基本结构和污染传输路径如图1所示。

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