一种空间用稀释制冷机的混合室及稀释制冷机

本发明涉及制冷机，尤其是涉及一种空间用稀释制冷机的混合室及制冷机。

背景技术：

1、地面用稀释制冷机的混合室的原理是富含氦3的氦3氦4混合液(浓相)由于重力的作用浮于微含氦3的氦3氦4混合液(稀相)上，二者之间有一个界面，当稀相里的氦3被抽走后，浓相里的氦3从界面扩散进入稀相产生制冷效果。但空间里没有重力或微重力，无法形成清晰的界面，因此需要创造一个条件，完成混合过程。

2、专利gb1991001335公开了一种3he-4he稀释制冷机，包括混合室，该混合室含有富3he相和富4he相，he通过毛细管和流阻到达蒸馏器，混合室布置成使得富he相位于最靠近流体回路中的蒸馏器的位置。蒸馏器的温度保持在1k附近，以便蒸汽压力足够高以泵送蒸汽。通过使用和调节电加热器来调节吸附泵的温度,以及调节液体的温度在冷凝器-收集器中，通过调节加热器调节蒸馏器的温度，从而调节其中的蒸气压,以控制蒸发速度。但是现有技术虽然研究较多，但并不能有效的产生气液相界面，因而理论上可以，但实际上还停留在采用液体氦3和液体氦4混合后制冷，然后放到太空里的水平，使用寿命取决于携带了多少氦3和氦4。为了长期运行，需要解决无重力或微重力下的气液相界面保持的问题，从而采用闭式循环。专利申请2024105341129公开了一种太空用稀释制冷机，解决了无重力或微重力下的气液相界面保持的问题，因而可以采用闭式循环，从而可以长寿命，但该技术混合室由于无重力，空间里没有稀相和浓相分界面，因而也没有浓相区和稀相区，氦3混合到氦4的位置变得模糊，而制冷是氦3扩散到氦4里，冷量获取的地方变得模糊，因此制冷效果还有待进一步提升。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种空间用稀释制冷机的混合室及稀释制冷机，在混合室里产生氦3的浓相区和稀相区，从而可采用闭式循环，提升运行寿命。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种空间用稀释制冷机的混合室，包括混合室壳体及其内部设置的混合室多孔介质，所述的混合室多孔介质将混合室分隔为氦3稀相区和氦3浓相区，所述的混合室内还设有与外部连通的混合室高压氦3管，该混合室高压氦3管出口在氦3浓相区。

3、进一步地，所述的混合室多孔介质上设有盲孔。

4、进一步地，所述的混合室内设有至少两层混合室多孔介质，相邻两层混合室多孔介质之间的腔体为氦3浓相区，混合室多孔介质与混合室壳体之间的腔体为氦3稀相区

5、进一步地，各氦3稀相区由稀相连接管联通。

6、进一步地，所述的混合室多孔介质呈半包围状，将混合室高压氦3管的出口包围。

7、进一步地，所述的混合室高压氦3管的出口处装有小孔或喷嘴。

8、进一步地，所述的混合室壳体的内部安装有翅片。

9、进一步地，所述的混合室多孔介质与混合室内壁接触。

10、进一步地，所述的混合室内设有多个层层包覆的混合室多孔介质，相邻混合室多孔介质之间的腔体为均流腔。

11、进一步地，所述的混合室多孔介质呈多个相互连接的多孔介质柱状。

12、本发明还提供一种空间用稀释制冷机，采用了上述混合室。

13、稀释制冷机包括预冷单元与稀释单元。预冷单元可以是液氦，也可以是机械制冷机或吸附制冷机或其他形式的制冷机。机械制冷机可以是脉管制冷机或由脉管制冷机或其他形式的制冷机预冷的jt制冷机组成。

14、稀释单元由氦3压缩处理单元，高温换热器，蒸发室，低温换热器和混合室组成。混合室的氦3浓相区内设有富含氦3的氦3氦4混合液，氦4自由穿过混合室多孔介质进入氦3稀相区，氦3受混合室多孔介质阻力影响，在浓相区富集，氦3稀相区中的氦3经低温换热器的低温换热器低压流道扩散进入蒸馏室，蒸馏室内部腔体为氦3区域，超流氦4附着在蒸馏室内的多孔介质内，蒸馏室的低压氦3经由高温换热器外管和高温换热器内管形成的高温换热器低压流道复热后进入氦3压缩单元，氦3压缩单元流出的高压氦3经冷却器冷却，由高温换热器内管往下流被冷却至接近蒸馏室温度，进一步在蒸馏室氦3冷却器被冷却后引出蒸馏室，经低温换热器内管33往下流被冷却至接近混合室温度，然后经混合室高压氦3管进入氦3浓相区。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、本发明采用多孔介质产生二个腔体，一个腔体浓相，一个腔体稀相，稀相和浓相由多孔介质隔开，氦4由于超流没有粘性，可以自由的穿过多孔介质，氦3则不然，穿过多孔介质有阻力，从而在浓相富集，并在穿过多孔介质时扩散进入氦4，由于多孔介质表面积巨大，当氦3穿过多孔介质后，基本与氦4充分混合，完成制冷过程。

17、本发明混合室结构可以使氦3氦4混合液在没有重力或微重力下，形成浓相区和稀相区，提高了稀释制冷机的制冷效果，延长的使用寿命，扩展了稀释制冷机的应用场景。

技术特征：

1.一种空间用稀释制冷机的混合室，其特征在于，包括混合室壳体及其内部设置的混合室多孔介质，所述的混合室多孔介质将混合室分隔为氦3稀相区和氦3浓相区，所述的混合室内还设有与外部连通的混合室高压氦3管，该混合室高压氦3管出口在氦3浓相区。

2.根据权利要求1所述的一种空间用稀释制冷机的混合室，其特征在于，所述的混合室多孔介质上设有盲孔。

3.根据权利要求1所述的一种空间用稀释制冷机的混合室，其特征在于，所述的混合室内设有至少两层混合室多孔介质，相邻两层混合室多孔介质之间的腔体为氦3浓相区，混合室多孔介质与混合室壳体之间的腔体为氦3稀相区。

4.根据权利要求3所述的一种空间用稀释制冷机的混合室，其特征在于，各氦3稀相区由稀相连接管联通。

5.根据权利要求1所述的一种空间用稀释制冷机的混合室，其特征在于，所述的混合室多孔介质呈半包围状，将混合室高压氦3管的出口包围。

6.根据权利要求1所述的一种空间用稀释制冷机的混合室，其特征在于，所述的混合室高压氦3管的出口处装有小孔或喷嘴。

7.根据权利要求1所述的一种空间用稀释制冷机的混合室，其特征在于，所述的混合室壳体的内部安装有翅片。

8.根据权利要求1所述的一种空间用稀释制冷机的混合室，其特征在于，所述的混合室多孔介质与混合室内壁接触。

9.根据权利要求1所述的一种空间用稀释制冷机的混合室，其特征在于，所述的混合室内设有多个层层包覆的混合室多孔介质，相邻混合室多孔介质之间的腔体为均流腔。

10.一种空间用稀释制冷机，其特征在于，采用了如权利要求1-9中任一所述的混合室。

技术总结本发明涉及一种空间用稀释制冷机的混合室及稀释制冷机，包括混合室壳体及其内部设置的混合室多孔介质，所述的混合室多孔介质将混合室分隔为氦3稀相区和氦3浓相区。与现有技术相比，本发明可以使氦3氦4混合液在没有重力或微重力下，形成氦3浓相区和稀相区，提高了稀释制冷机的制冷效果，延长了使用寿命，扩展了稀释制冷机的应用场景。技术研发人员：朱绍伟,李远鉴,李哲祥受保护的技术使用者：同济大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27