关于对简易式孔板换热器的实验分析与探讨

　　在我们的实验中采用了一种新型的简易型孔板间壁式热交换器作为脉冲管制冷系统的换热器。这种间壁式换热器的研制借鉴了网格孔板式换热器技术，并进行了简化。网格式换热器和孔板式换热器*初用于氦制冷机与氦液化器中，而现在其应用逐渐向更大，格孔板式换热器与简易间壁式换热器的结构比较的容量和更高的温区领域延伸，它们的特点是高效、紧凑和轻巧。网格孔板式换热器与我们的实验装置中使用的间壁式换热器的结构特点。网格孔板式换热器的传热机理是：采用细目铜丝网或开有大量密集细孔的薄铜片作为传热元件，利用冷热流体分别穿过冷热通道内的铜丝网的网孔或铜片细孔的对流换热，同时为削弱纵向导热对换热器效率所起的不利影响，在铜丝网或者两片孔板之间夹有导热性很差的隔热垫。

　　其结构为：使用低导热率的隔热片与高导热率的金属片交叠加压成形；隔热片上根据换热需要开有一定数量、一定形状的孔，开孔组成了冷热流体的通道，决定了流道的形状；流道之间的隔开通过加压实现。这种换热器有一较大的缺点：高导热率的金属片或丝网与隔热片之间的粘接易老化，在长期交变冷热工况下易泄露。为克服网格孔板式换热器的这一缺点，我们在实验中采用了简易型的孔板间壁式换热器。与普通网格孔板式换热器不同之处在于简易型孔板间壁换热器的高低压流体通道不是由垫圈相隔，而是在两根同轴的不锈钢薄壁管中，高压流体走内管，低压流体走外面的环型通道，大大简化了换热器的制造工艺。管中交替填充多孔板和不锈钢网，多孔板由紫铜板通过光刻腐蚀制成，不锈钢网的主要作用是为了减少热交换器的轴向漏热。与孔板换热器相比，这种换热器不存在泄漏问题；与一般间壁式换热器相比，它又具有更大的填充率和比表面积。光刻紫铜片的厚度为0.2mm，腐蚀的方孔边长0.3mm，方孔间距0.6mm；填充的不锈钢丝网的目数为100目。一级热交换器长度120mm，内流道32mm，环形外流道内圆32.4mm，外圆50mm；二级热交换器长度120mm，内流道18mm，环形外流道内圆18.4mm，外圆á32mm；不锈钢管的厚度均为0.2mm。

　　这种简易式孔板换热器也有其自身的缺点，与网格孔板式换热器相比，它的内外流道中的导热片不是一个整体，势必会影响总的换热效率，进而影响制冷机的性能。在这种低温旋转阀式脉冲管制冷机中换热器里的流动模式是比较特别的，它既不同于回热式制冷机中蓄冷器的交变流动，也不同于一般直流制冷机中热交换器内的稳定流动，而是一种间歇式流动。高压和低压流道中氦气的流动是交替的。旋转阀转至高压部分与脉冲管连通时，脉冲管开始充气，此时在高压流道中氦气开始流动，低压流道中的氦气处于近似静止状态；而当旋转阀转至低压部分与脉冲管连通时，脉冲管开始放气，此时低压流道中氦气开始流动，高压流道中的氦气这时处于近似静止状态，这样的流动状态势必会影响整体的换热系数。