郭帅帅 杨鹏 贺素艳 赵有信 李金伟 马永志

摘要：  为解决生物样本的深冷低温存储问题，本文设计了一种利用液氮制冷的深冷低温箱，并对低温箱的制冷性能进行研究。采用Fluent软件模拟与实验相结合的方法，模拟低温箱中换热器自然对流换热过程，研究了LN2深冷低温冷藏箱的制冷性能，对自然对流换热时间、低温箱中的气流流动规律以及LN2的消耗量进行预测，结合模拟结果，对低温箱的制冷性能展开实验研究，并将实验数据与模拟数据进行对比。研究结果表明，由于涡流作用，箱体前部温度均匀性优于后部，箱内最大气体流速0.24 m/s，低温箱內平均温度从初始温度288.15 K下降到123 K，耗时264 min，平均制冷量1434.09 kW，该过程消耗LN2质量为 110.94 kg，模拟时间误差16.3%，LN2质量误差15.7%。该研究为LN2深低温冷藏箱的设计提供了理论依据，具有一定的应用价值。

关键词：  液氮; 低温箱; 数值模拟; 制冷性能

中图分类号： TB661; V245.3+43文献标识码： A

作者简介：  郭帅帅（1995-），男，硕士研究生，主要研究方向为制冷技术节能研究。

通信作者：  贺素艳（1967-），女，河北唐山人，博士，副教授，主要研究方向为自复叠制冷研究。 Email： 743702960@qq.com

低温技术是我国国民经济建设和国防现代化过程中不可缺少的技术，通常温度低于173 K以下的冷处理叫做深冷处理，该技术在工业气体液化和分离、材料处理、质检科研、超导应用、航空航天、生物医疗、基因储存、能源以及实验等领域得到了广泛应用[1-3]。液氮（LN2）、液氢及液化天然气等低温液化气体用于深冷处理时，具有简单、清洁、经济等优点，但是其制冷性能的稳定性和制冷效率有待研究。……