随着低温技术的发展,低温制冷机的应用范围不断扩大,这就对低温产品的高效运行提出更高的要求。低温回热器是低温技术领域中十分重要的一个组成部件,对制冷机制冷性能影响很大。本文以VM制冷机中网格式回热器为研究对象,研究制冷机及回热器的内部损失,分析回热器的传热特性,并进行结构优化。VM制冷机属于回热式制冷机,其存在的不可逆损失包括穿梭损失、泵气损失、流阻压降损失、轴向导热损失、回热损失、热漏损失、非理想换热损失和其他一些损失。其中回热器损失由有限传热损失、流动压降损失、填料温度波动损失、壁效应损失、气流入口温度变化损失和工质偏离理想气体损失等组成。对现有不同公司VM制冷机的损失分析表明：回热器损失是制冷机的最大损失,部分机组的比例甚至超过了50%。因此回热器效率是制冷机性能提高的关键。金属网格式回热器由于流动阻力较小,且丝网填料的空隙率使其传热面积有所增大,从而提高回热器的效率,因此适合作为VM制冷机的回热器填料。金属网格式回热器的换热主要与雷诺数和填料空隙率有关。现有的金属网格式回热器的准则关联式绝大多数只与雷诺数有关,在低温换热器实验测试平台的氮气换热实验也验证了这一点。试验中,回热器的换热系数分别随冷热流体流量的增大而升高,其中热流体的流量对换热系数的影响要比冷流体流量对换热系数的影响大。由于回热器内的流动一般为层流,其热力过程可看作是由很多气体微团有梯度的吸放热过程组成,因此可依据热声原理进行回热器的热力分析。采用热声理论的线性方程组,构建回热器的控制方程,并以双级VM制冷机为例,进行优化设计。在一级回热器的尺寸为Φ30mmx50mm,二级回热器的尺寸为Φ20mmx30mm时,采用0.03mm的350目不锈钢丝网填料,制冷机的理论制冷温度达到15K。