10W@77K自由活塞斯特林制冷机的设计和实验研究

为满足高温超导、红外探测和气体液化等领域对高效率、高可靠性、长寿命低温制冷机的需求,对10W@77K自由活塞斯特林制冷机进行了研究.制冷机设计为整体式结构,由动磁式直线电机驱动.基于Sage建立制冷机整机模型开展了数值求解,并根据数值计算结果对运行频率、工作压力以及回热器填料等对制冷机性能的影响规律进行了分析.计算结果...     

2 W@80 K星载斯特林制冷机丝网的优化选型设计

介绍了丝网的种类,考虑丝网质量对回热器性能的影响,给出了优质丝网的判据.详细分析了丝网目数对空隙率、比传热面积和当量直径的影响,以回热器回热损失与压降损失之和最小,尽可能减小回热器空容积为原则进行计算分析,得出2 W@80 K制冷机回热器的最佳填料为丝径0.036 mm、276目×276目的平纹方孔网.试验结果表明选用该规格丝网的制冷机在制冷温度80 K、压缩机输入功率46.2 W时,获得的制冷量为2 W.     

-80℃斯特林制冷机设计及实验研究

为满足低温存储领域对小型化、大冷量、高效率斯特林制冷机的应用需求,研究基于斯特林制冷机的特点,结合实际现状,设计了一台可用于低温存储领域的-80℃自由活塞式斯特林制冷机。根据其运行原理,通过数值模拟及实验验证重点分析了设备运行频率和工作压力对整机性能的影响,在此基础上讨论并提出了制冷机的优化思路。实验结果表明回热器采用丝网填充,工作压力为2.9 MPa,运行频率为63 Hz时,该制冷机在175.1 W输入功率下,可在-85℃提供29 W冷量输出,COP为0.166;当使用PET材料时,无热负载状态下最快可在42分钟左右冷端温度达到-86℃,其性能表现满足现有小型低温冰箱的冷量需求。通过数值模拟和实验结果的对比,讨论了出现性能差异的原因。     

自由活塞型斯特林制冷机的计算机仿真调相

通过对双自由度斯特林制冷机振动系统模型的分析，运用机械震动系统相角理论，建立了计算机仿真调相角模型。     

80K/2W斯特林制冷机全性能实验研究

80 K/2 W斯特林制冷机是上海技术物理研究所自行研制的分置式牛津型制冷机.为验证斯特林制冷机在各种工况下的广泛适应性,针对80 K/2 W制冷机进行实验,测试制冷机在不同压缩机行程、制冷温度以及环境温度下的全性能特性,总结斯特林制冷机部分实用的规律.     

6W@80K气动分置式斯特林制冷机轻量化设计和性能优化

介绍了一台由中国科学院上海技术物理研究所研制的6 W@80 K气动分置式斯特林制冷机样机,主要包括压缩机的轻量化设计和整机制冷性能的优化。该制冷机包括动磁式直线压缩机和气动膨胀机,制冷机整机质量为5.5 kg。压缩机采用两个对置布置的动磁式直线电机驱动,板弹簧支撑和无摩擦的间隙密封技术。经过对直线压缩机的结构优化,在6 W@80 K的制冷性能下,压缩机的输入电功从原来的163 W降低到106 W。     

1W/80K双活塞对置直线驱动斯特林制冷机的研究

介绍一种1 W/80K双活塞对置直线驱动斯特林制冷机.它具有振动小、结构紧凑、噪音低、可靠性高等特点.该机在80 K时制冷量为1.3 W,降温时间小于3.5 min(350 J热负载).     

80K/0.8W星载斯特林制冷机研制

介绍了兰州物理研究所80 K/0.8 W星载斯特林制冷机的研制情况.主要介绍了设计特点、达到的性能指标、通过的环境试验.     

6 W@90 K星载斯特林制冷机的热环境适应性

针对某空间任务要求,分析了热试验温度取值.基于1台6 W@90 K星载斯特林制冷机,开展了常压热循环和热真空试验研究,得到了制冷机在不同温区下的制冷性能参数.从6个方面对比分析了两个试验中性能参数的变化,最后得出:环境温度对6 w制冷机性能影响较大,从50 ℃到-20℃温区,制冷温度为90 K时,冷量增大约1.4 W,功耗减小约17 W;在50至-20℃温区内,制冷机未发生结构热变形失效.该6 W型制冷机在合理设计辅助散热(卫星总体热控调节)之后,可满足空间应用时-20℃-40 ℃温区热环境适应性;压缩机和膨胀机通过良导热体连接散热,可平衡温差,便于控温.     

空间用斯特林制冷机的寿命评价

介绍了空间用斯特林制冷机的主要失效模式和失效机理,国内外寿命评价研究的状况和进展,分析了几种加速寿命评价方法.针对中国空间用制冷机寿命评价研究的现状,提出了加速寿命评价的一些见解和思路.     

空间斯特林制冷机失效分析

针对空间用的"牛津型"斯特林制冷机的结构特点,对其早期失效模式和正常失效模式等主要失效模式进行了较深入分析,提出了改进措施.通过结构设计、工艺等改进,可以消除早期失效模式、延长正常失效的时间.     

双级斯特林制冷机热力分析

基于热力学第一定律,分析了双级斯特林制冷机两级之间冷量分配的关系式,以及冷量与压缩机功耗之间的关系.通过商业计算软件,对制冷机内部能量流进行模拟计算,结合实例定量给出制冷机各部分的损失.     

斯特林制冷机的自寻优前馈振动控制

研究采用自寻优前馈方案实现斯特林制冷机的主动减振。斯特林制冷机是提供空间大制冷量的最佳手段。从减轻重量、减小体积和功耗的角度出发,提出了一种基于前馈控制的主动减振方案,用直线电机推动一个质量平衡块以抑制制冷机的振动,并设计了控制器参数的在线自寻优算法,实现整套系统的全自动运行。该减振系统的控制算法由DSP实现,将制冷机的基频振动水平降低到原来的2.87%。     

The thermodynamic characteristics of a Stirling/pulse tube hybrid cryocooler

A Stirling/pulse tube hybrid cryocooler (SPC), comprised of a Stirling cryocooler as the first stage and a pulse tube cryocooler as the second stage, features the ability of shifting cooling capacity between stages by adjusting the movement of the displacer in the first stage. Such an ability allows an SPC to accommodate itself to time-varying heat loads at different temperatures, which makes it a competitive candidate in space applications. However, due to the gas coupling, there exists a significant mutual effect between stages which endows an SPC with special thermodynamic characteristics and has a significant effect on the SPC’s capability of shifting cooling capacity between stages. With the phasor analysis and the thermodynamic analysis, this paper establishes an idealized model of an SPC. The model is then used to study the effect of the second stage on the first stage and reveal the condition that an SPC is able to shift cooling capacity between stages. Also, the model is compared with a Sage numerical model and the two models are consistent on the overall trend. Though it is unable to reflect reality precisely, the idealized model can interpret the mechanism and highlight some of the essential nature of an SPC, which will eventually benefit the appropriate design of an SPC.     

牛津型斯特林制冷机的动力特性分析

为了提高牛津型斯特林制冷机的制冷效率,提出了一种应用数值软件进行动力特性研究的方法。总结分析了压缩机、膨胀机的板弹簧刚度和活塞质量,充气压力,膨胀机位移相位角,膨胀机活塞行程以及制冷温度对制冷机动力特性的影响规律。优化了制冷机的动力系统,实验验证了该方法的可行性。研究结果表明,优化后制冷机的压缩机电机效率和整机效率均有所提高。     

斯特林制冷机直线压缩机共振频率与特性研究

文章主要基于斯特林制冷机直线压缩机及其相应简化物理模型,给出了压缩活塞—弹簧振动系统的动力学控制方程,就直线压缩机的共振频率及特性进行了系统分析,对整机优化设计与性能改进具有重要意义。     

分置式牛津型斯特林制冷机的数值分析与实验验证

对分置式牛津型斯特林制冷机进行了数值计算 ,介绍了计算模型考虑到的众多不可逆因素。通过对计算结果与实验结果的对比 ,验证了本文数值计算的准确性 ,说明本文计算模型与数值处理方法是切实可行的     

冷头温度对新型气动分置式斯特林制冷机运行性能影响的研究

介绍了气动分置式斯特林制冷机性能实验样机的组成、主要结构参数和试验结果，并对试验结果进行了分析，在新型气动分置式斯特林制冷机运行中，冷头起着进行负反馈调节的桥梁作用。