王悠悠，文 键，张 星，王斯民，厉彦忠

（1.西安交通大学 能源与动力工程学院，西安 710049；2.西安交通大学 化学工程与技术学院，西安 710049）

0 引言

微型Hampson节流制冷机利用实际气体的焦耳-汤姆逊节流效应进行降温制冷，由于其结构简单紧凑且无运动部件、降温区间大、启动时间短等特点被广泛地应用于电子器件冷却。其主要结构包括高压储气瓶、Hampson型逆流换热器、节流装置、芯轴及外壳。制冷过程中，高压气体流经换热器肋片管管程，经过节流装置降温冷却后再通过肋片管与壳体的间隙返回冷却管[1]。Hampson型换热器承担着返流气体冷能回收、节流前气体预冷的重要任务，其性能优劣直接影响制冷机的整体性能。

Ng等[2]对使用氩作为工质的Hampson型节流制冷器的稳态特性进行了实验研究和一维数值计算，计算过程中实时更新节点物性数据，数值计算结果与实验数据吻合程度高；Chua等[3]采用一维数值计算结果的方式研究了Hampson型肋片管换热器，创新性地考虑了毛细管阻塞的影响；Ardhapurkar等[4]用Matlab软件建立了Hampson型节流制冷机的数值模型，将数值计算结果与Ng等的实验数据进行了对比；刘鑫等[5]基于有限差分法，考虑了流道形状、物性变化、轴向漏热及辐射漏热损失，模拟误差较小，他们还对换热器进行了多参数优化；肖日仕[6]对Hampson型节流制冷器的稳态特性进行了实验和数值研究，相较于Ng的实验增加了壳程压降对比，实验数据和数值研究结果比较吻合。

目前尚未有对Hampson型换热器稳态特性进行三维数值计算的研究成果，为了更好地了解Hampson换热器内部流动换热特性，本文对其进行三维稳态流动换热数值模拟，并验证该方法的准确性，进而研究肋片形式带来的影响。……