便携式斯特林深冷冰箱研制

研制了一种以斯特林低温制冷机为冷源,有效容积6L,工作温度范围-60℃～-160℃的深冷冰箱.小型斯特林制冷机采用直线电机驱动,电机与压缩机一体化设计,采用氦气制冷工质.斯特林制冷机的冷指置于冰箱内底端直接冷却.圆柱形箱体采用了内环为真空层、外环为硬质聚氨酯发泡层的复合绝热技术,设计了具有3层辐射屏的内盖和真空箱盖.该冰箱具有环境友好、热效率高、制冷温区宽、制冷量易控和体积小等特点,可以满足低温保存和实验等需求.输入功率170W时冰箱内温度低于-150℃,对应-100℃低温时的制冷量为7W.     

自由活塞斯特林制冷机的研究与应用进展

对自由活塞斯特林制冷机(FPSC)的发展历史以及当前的研究进展进行总结,比较了自由活塞斯特林制冷机与分置式斯特林制冷机的性能,结果显示自由活塞斯特林制冷机的相对卡诺效率明显高于分置式斯特林制冷机。自由活塞斯特林制冷机具有高效、紧凑、制冷温区广等优势,分别从航天、超导、低温冰箱、家用制冷等方面详细总结了自由活塞斯特林制冷机应用情况。最后,根据自由活塞斯特林制冷机的发展现状,提出了一些有用的建议,对自由活塞斯特林制冷机的发展及应用具有一定指导意义。     

低温冰箱自由活塞式斯特林制冷机模拟与优化

自由活塞斯特林制冷机具有高效紧凑,适合中低温制冷等优点。对用于低温冰箱自由活塞式斯特林制冷机进行了一维建模,并实现整机性能的模拟与优化。在考虑各种空体积的情况下,模拟分析了压缩活塞PV功和相位角的变化对整机性能的影响,获得了制冷机运行的最佳相位。对比了环形回热器的填料及填充方式对自由活塞式斯特林制冷机的性能影响,及对应材料下回热器的轴向导热损失情况。模拟了制冷机性能随回热器空隙率和制冷温度的变化情况,计算分析了回热器内部的不可逆损失随空隙率的变化情况,并且获得了不同温度下的最佳空隙率。最后,为了获得好的制冷性能,优化不同制冷温度的回热器设计参数及膨胀活塞与气缸壁的密封间隙宽度。     

斯特林制冷机用于商业制冷的研究现状初析

相对于传统的蒸汽压缩节流制冷系统,采用斯特林制冷循环的新型制冷系统具有高效率、“绿色”制冷剂、制冷温区广等特点,在环保及节能方面具有明显的优势。通过对国内外斯特林制冷技术用于商业制冷领域的发展进行综述,展望了这种极具潜力的制冷技术的前景。最后,大冷量中温区斯特林制冷机和冷头到冷空间的冷量传递作为斯特林制冷的两个关键技术分别进行了介绍。     

空间用斯特林制冷机结构的发展

斯特林制冷具有工作范围宽、启动快、效率高、操作简便等诸多特点,是我国目前急需突破的空间制冷技术。随着影响制冷机性能的各种因素逐步得到解决,制冷机寿命及可靠性大大提高,现在正向空间工程应用转化。主要介绍了空间斯特林制冷机结构的发展情况,将对制冷机的设计优化,进一步提高制冷机工作寿命和可靠性提供有益参考。     

斯特林制冷机真空环境热模拟试验研究

为了验证空间斯特林制冷与辐射制冷、实现复合制冷系统的可行性,获取斯特林制冷机在真空条件下的散热情况,进行了斯特林制冷机空间真空环境热模拟试验。试验结果表明,真空条件下斯特林制冷机的散热是影响制冷机性能的重要因素。     

5W@80K自由活塞斯特林制冷机工况及重力特性实验研究

利用现有的脉冲管制冷机性能测试实验台,针对某型号自由活塞斯特林制冷机,设计了热端水冷器并进行了性能测试.实验研究了工作频率、充气压力、输入功率等参数对制冷机性能的影响规律,结果表明斯特林制冷机的最佳运行工况为充气压力2.0 MPa,频率42 Hz.改变冷头在竖直方向和水平面不同的朝向,实验结果表明冷头竖直向下时最低制冷...     

星载斯特林制冷技术研究进展

介绍了国外星载长寿命斯特林制冷技术的研究进展及其在空间遥感系统和科学探测卫星中应用情况,并对影响斯特林制冷机工程应用的工作寿命和可靠性进行了简要分析.综述了国内星载斯特林制冷技术的发展现状,最后提出在我国开展星载斯特林制冷机研制的几点建议.     

工质和回热器参数对斯特林制冷机性能影响的研究

针对斯特林制冷机在环保、节能、结构紧凑等方面的优点,建立了一种应用于制冷温区(即:家用和商用冰箱领域,温度在173K～283K的范围)的整体式斯特林制冷机.并对其进行了不同工质(分别采用的氮气和氦气)和四种不同的回热器结构参数(文中表2)对整机性能影响的研究.研究结果表明:整体式斯特林循环制冷机应用于制冷温区时,各种结构间存在着最优匹配.四种回热器结构中结构3的系统整机性能最优.在最优匹配的结构中,不同工质氮气和氦气的最佳充气压力和制冷性能有所不同,在结构3中以氮气和氦气为工质的最佳充气压力分别为IMPa和1.3MPa,而制冷量和COP与转速的最优关系区域分别是:氮气为500～700r/min,氦气为800～1000r/min.     

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.     

脉管型斯特林制冷机的实验研究

对脉管型斯特林制冷机用于普冷的可行性进行了分析研究。用实验的方法对脉管到斯特林制冷机和单纯的斯特林制冷机的性能进行了对比，得出了在２４５Ｋ以上温区脉管型斯特林制冷机的性能优于单纯的斯特林制冷机的重要结论．对小孔和脉管长度变化对脉管型斯特林制冷机性能的影响进行了讨论．     

Optimization of an air-filled Beta type Stirling refrigerator

The Stirling machine has many successful applications mainly thanks to its high efficiency, fast cool-down, small size, light weight, low power consumption and high reliability (heating and cooling). A Beta type Stirling refrigerator is studied experimentally and numerically. The mathematical model takes into account complex phenomena related to compressible fluid mechanics, thermodynamics and heat transfer losses. A special attention is paid to the effect of geometric parameters such as dead and swept volumes respectively in compression and expansion spaces. Regenerator length, diameter and porosity are also discussed and optimal parameters are proposed. The effect of speed on the cold end temperature and refrigerator's performances is also investigated. Net cooling capacity, input power and COP were estimated at different conditions. Results allow understanding the physical processes occurring in the refrigerator and for predicting its performance.     

-80℃斯特林低温冰箱研制

采用4台整体式斯特林制冷机作为冷源,使用真空绝热板和聚氨酯复合发泡的绝热技术制作箱体,研制了一台有效容积为750 L,工作温度低于-80℃的低温冰箱。建立了箱体内空气流动与换热的物理和数学模型,运用FLUENT软件进行模拟仿真,仿真结果与冰箱测温实验结果吻合良好。     

Investigation on a Stirling refrigerator with thermal buffer tube driven by an oil-lubricated compressor

In this article, a special configuration of Stirling refrigerator for domestic refrigeration purpose is introduced. A thermal buffer tube is installed between the refrigerator cold-end and the expansion piston to improve the system reliability by moving the expansion piston from low temperature to ambient temperature. Furthermore, a commercial oil-lubricated dual-piston compressor is modified to drive the refrigerator, inside which an elastic membrane is used to transfer acoustic work and separate the working gas of the refrigerator from that of the compressor. Experimental investigations on the refrigerator are performed using helium as the working fluid and a cooling power of 200 W at −78 °C is achieved at 15 Hz working frequency and 2.5 MPa mean pressure. Meanwhile, a rough estimation of the refrigerator COP in terms of cooling power divided by input acoustic power gives the value of 0.64. It gives the possibility of building a low-cost, high efficiency domestic refrigerator.     

主动调相型脉管制冷机数值模拟与实验研究

设计了一台主动调相型斯特林脉管制冷机,采用线性压缩机作为脉管制冷机主动调相控制器(APC),连接于冷指热端出口。通过控制调相压缩机与驱动压缩机(PWG)间的位移相位角实现主动调相,从而调节质量流和压力波之间的相位关系,优化制冷性能。利用模拟软件进行数值模拟并进行实验研究。研究结果表明,定输入功下APC与PWG位移相位角为-110°及扫气容积比(PWG扫气容积/APC扫气容积)2.98时,无负载制冷温度最低,同时比卡诺效率最高,能够达到原惯性管型脉管制冷机同样的效率。     

脉管型斯特林制冷机的能量方程推导及性能分析

通过对脉管型斯特林制冷机的分析和讨论，提出了此类制冷机的物理模型，对能量方程进行了推导，并编制了程序。计算结果显示，脉管斯特林制冷机在较高的制冷温区比单纯的斯特林制冷机有更大的制冷系数和更高的制冷量。     

Experimental results on V-M type pulse tube refrigerator

This article mainly introduces experimental results on a new type pulse tube refrigerator named as V-M type pulse tube refrigerator. The main difference from Stirling type or G-M type pulse tube refrigerator is that thermal compressor similar to that of a V-M cryocooler is used instead of mechanical compressor. By using temperature difference between room temperature and liquid nitrogen, pressure wave with high to low pressure ratio around 1.2 is obtained. This pressure wave is used to generate cooling effect at the cold end. With a 20 K pre-cooler, this machine reaches lowest temperature 5.25 K by using helium⁴ at 0.77 Hz, 19 bar charge pressure. DC flow plays an important role in our system. It not only influences the final obtainable lowest temperature, but also is used to increase cold end cool-down speed. Total volume of the V-M type pulse tube refrigerator is around 3.3 l. However, dead volume inside rotor housing occupies about 2.8 l and can be much reduced.     

自由活塞斯特林制冷机动力吸振器设计及实验研究

自由活塞斯特林制冷机(FPSC)中动子组件高频运动,产生一定的整机振动力,会影响制冷机工作性能并限制其应用,因此减振技术是FPSC的关键技术之一。本文对一台280 K@300 W斯特林制冷机动力吸振器进行设计,包括减振弹簧型线设计、结构形式选择、三种型号吸振器的质量刚度匹配、模态分析以及扫频验证实验。模拟及实验结果显示,b型吸振器的固有频率设计值、模拟值、实测计算值分别为79.98 Hz、79.56 Hz、80.95 Hz,而实验值为77 Hz,误差分别为3.8%、3.3%、5.1%,质量比约为0.09,满足低振动及轻量化要求,为此,优选b型吸振器作为斯特林制冷机的减振方案。     

压缩机选型对电冰箱实际使用性能的影响

通过分析压缩机制冷量对电冰箱运行的影响,阐述小冷量压缩机匹配电冰箱时在耗电量、最大热负荷等方面的优劣势。指出采用小冷量压缩机匹配大电冰箱时,必须在降低能耗的同时关注电冰箱在最大热负荷下储藏温度、压缩机工作系数等。     

An isothermal model of a hybrid Stirling/reverse-Brayton cryocooler

This paper presents a model of a cryogenic refrigerator that integrates a reverse-Brayton lower temperature stage with a 2-piston Stirling upper temperature stage using a rectification system of check valves and buffer volumes. The numerical model extends the isothermal Schmidt analysis of the Stirling cycle by deriving the additional dimensionless governing equations that characterize the recuperative system. Numerical errors are quantified and the results are verified against analytical solutions in the appropriate limits. The model is used to explore the effect of the rectification system’s characteristics on the overall cycle’s behavior. Finally, the model is used to optimize the hybrid system’s design by varying the swept volume ratio and phase angle in order to maximize the refrigeration per unit of heat transfer in the recuperator and regenerator.