脉管制冷机(PTR),是一种在封闭管路中通过周期性充气压缩-放气膨胀过程来获得制冷效果的低温制冷机。
脉管制冷机的工作原理是,高压气体以层流态充入脉管,后续气体持续推进前入气体实现加压,使气体压缩升温,高温高压气体到达热交换器,被冷却降温,再将气体释放进入脉管,气体降压膨胀实现温度下降,此过程周期性进行,会从周围环境中吸收热量,从而实现制冷效果。
脉管制冷机主要由压缩机、热交换器、脉管等组成,结构简单,运动部件少且冷端无运动部件,具有运行振动小、电磁干扰小、单位质量功率密度高、无需有害冷却介质、环保性好、安全性好、稳定性高、使用寿命长等优点,因此成为研究热点。
脉管制冷机在科研领域可以应用在物理学、化学、材料科学、生命科学等方面。除科研领域外,脉管制冷机还可以应用在医疗、半导体、农业育种、航空航天、国防军工等领域。其中在医疗领域,脉管制冷机可用于疫苗存储运输、生物组织存储运输、冷冻消融术等方面;在航天领域,脉管制冷机可用于太空望远镜等高端装备制造方面。
受益于下游市场不断发展壮大,全球脉管制冷机需求持续增长,2023年市场规模约为3.1亿美元;预计2023-2029年,全球脉管制冷机市场将以5.2%的年复合增长率上升,到2029年市场规模将达到4.2亿美元。
随着应用领域拓宽,例如综合物性测试仪、稀释制冷机等方面需求推动,脉管制冷机应用不再局限于液氮温区,工作在液氦温区(临界温度4.2K)的脉管制冷机需求开始上升,因此提升脉管制冷机制冷效率、发展高频脉管制冷机成为趋势。
新思界
行业分析人士表示,在全球范围内,美国、法国、日本、中国等国家均已研究开发出脉管制冷机,目前全球脉管制冷机生产商主要有美国Cryomech、美国查特工业(Chart Industries)、法国Thales Cryogenics、日本住友重工(Sumitomo Heavy Industries)、日本爱发科(ULVAC Cryogenics)、中国中科力函等。