我国大冷量斯特林低温制冷机首次实现商业化应用

原创 2017-11-28
标签

航空航天、超导冷却、低温气体液化、生物组织保存、食品冷链等行业迫切需要大冷量回热式低温制冷机提供冷源,而斯特林制冷机具有效率高、冷却速率快、结构紧凑、制冷温度范围广等特点,且在77K温区的制冷量范围从数十瓦可覆盖至万瓦级,技术成熟、制造成本低,因而具有广阔的应用前景。

图示:大冷量整体式斯特林制冷机

以小型天然气液化技术为例,液化天然气(LNG)是清洁能源,但液化天然气在生产、储运和使用过程中产生的蒸发气(BOG)排放到大气中所造成的危害正逐渐积累和放大。液化天然气的BOG排放不仅造成巨大经济损失,而且带来严重的安全环保问题,排出的天然气主要成分是甲烷(CH4),甲烷的温室效应约是等质量二氧化碳的27倍,并且在周围大气中产生天然气聚集,易爆易燃,严重危害人身财产安全。另外,天然气BOG对空排放时,噪音非常大,严重影响周边居民生活。如不能有效解决,BOG排放问题势必会影响天然气行业的健康发展。

浙江大学博士生导师孙大明教授所带领的团队自2005年起致力于斯特林制冷机的研究,成功研发出液氮温区单缸单级斯特林制冷机,在液氮温度(77 K)下的制冷量从最初的700 W提高至1100 W以上,COP为12 %,相对卡诺效率高达34 %,是公开报道的该类型制冷机所能达到的最佳性能。整个团队深入研究高频交变流动及传热条件下大尺度回热器的工作机理,定量揭示回热器内部的损失机理,提出新型的相变换热器结构,优化设计低温制冷机的整体结构和关键部件,突破传动机构、摩擦副、密封部件等的制造工艺关键技术,解决了可靠性问题。

图示:应用于天然气加气站的BOG回收系统

在低温制冷机的成果基础上,孙大明博士团队以大冷量斯特林制冷机为冷源,结合低温强化传热、高性能绝热、低温流体输送控制等技术,在国际上率先研发成功液化天然气的BOG再冷凝回收技术,并已经成功应用于中国石化公司、胜利股份和新奥燃气的加气站中,天然气液化率和效率指标处于国际先进水平。这一技术的突破在为企业节约成本的同时,彻底解决了LNG储运过程中的资源浪费和安全环保问题。这是国际上此类技术在液化天然气BOG液化回收领域的首次完全商业化运用。

孙大明博士所带领的研究团队已在斯特林制冷机及相关领域发表论文一百余篇,获授权中国发明专利三十余项,其在回热式低温制冷机领域的研究成果已经被成功推广应用,将为我国的节能环保、低温冷链行业做出巨大的贡献。2017年11月15日,孙大明博士获得第八届中国制冷学会青年科技奖。

  

 
 孙大明,1976年出生,山东诸城人。2005年于浙江大学取得动力工程及工程热物理专业的工学博士学位,现任浙江大学能源工程学系制冷与低温研究所副教授,博士生导师,浙江省制冷与低温技术重点实验室办公室主任,浙江大学常州工业技术研究院节能环保中心主任。
2007~2008年留学德国吉森大学应用物理系,从事超导电机冷却系统的研究。2013~2015年期间留学美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)机械与航天工程系,从事多功能材料和先进制造研究。为中文期刊《低温与超导》的编委会委员。
主要从事低温制冷机、超导冷却,天然气液化、热声斯特林热机等领域的理论和实验研究。先后主持国家重点基础研究发展计划(973计划)项目子课题2项,国家自然科学基金面上项目5项,省重大科技计划专项1项,作为骨干参与了国家高技术研究发展计划(863计划)项目和国家自然科学基金重大项目各1项,主持浙江省自然科学基金、教育部博士点基金、浙江省和人事部留学归国人员资助项目各1项。2000年以来共发表论文100余篇,其中被《Journal of Applied Physics》、《Applied Energy》、《Energy》、《Energy Conversion and Management》、《International Journal of Heat and Mass Transfer》等刊物录用和发表30余篇,其中一篇论文在2010年被列为国际权威期刊《Cryogenics》近五年Top 10引用论文。获授权中国发明专利30余项。获教育部自然科学二等奖、浙江省科学技术一等奖、浙江省科学技术二等奖各一次。2011年1月获得浙江大学博士研究生指导资格。


* 如无特殊说明,网站所有文章版权归智慧产品圈所有,转载请注明来源


收藏
赞(8)
文章评论
评论
2017-11-28 14:56:25
孙教授????????????
2017-11-28 14:56:55
孙教授当之无愧的专家!

智慧产品圈

联系我 +

微信:

推荐专题
杂志订阅
weixin二维码

微信 扫一扫
获取第一手资讯