冷却水温对大冷量斯特林制冷机性能的影响

对一台大冷量整体式斯特林制冷机开展了冷却水温影响的研究。充气压力1.85 MPa时,冷却水进水温度每升高5℃,77 K制冷量实验值减小约40 W,COP实验值降低约0.4%。77 K制冷温度下,压缩腔工质平均压力、制冷机输入功和水冷器换热量随冷却水温升高而增大。提高充气压力,发现冷却水温度变化对制冷性能的影响几乎不变。     

大冷量单级G-M制冷机冷端换热器结构研究

为了研究大冷量、大质量流G-M制冷机中冷端换热器结构对制冷机性能的影响,研究制冷机换热效率及制冷性能与冷端换热器结构的内在变化规律,为冷端换热器设计提供参考,本文建立了G-M制冷机冷端换热器计算模型,提出了一种增大换热面积的结构,并搭建实验台进行了实验测试验证.研究结果表明,冷端换热器的间隙厚度存在一个最优值,间隙长度...     

大冷量单级G-M型制冷机的研制

对50 W/30 K单级G-M制冷机实验室研制工作进行了总结,给出了理论分析、结构设计以及实验结果.在常规形式狭缝式换热器的样机的基础上进行实验,得到17 K的最低温度,在30K的情况下获得了27 W的制冷量.     

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.     

一种气动弹簧内置结构的斯特林制冷机设计

设计了一台100 W/77 K的分置式大冷量斯特林制冷机,其中气动弹簧组内置于空心排出器中,缩小了膨胀机的轴向尺寸。热端膨胀腔与压缩腔之间通过辐射状分布的分离式"明渠"结构通气槽连通,降低了加工难度。压缩机为对置式双气浮活塞结构,最大输入功率2 kW。介绍了该制冷机的热力设计和动力设计,给出了参数设计结果,最后分析了压缩机各类损失对制冷效率的影响。模拟结果表明,在1 064 W的PV功下,制冷机77 K可以获得104 W制冷量,当压缩机效率大于85%,热端温度20℃时,电功消耗小于1 252 W,比卡诺效率大于23%。     

大冷量同轴型脉冲管制冷机蓄冷器周向温度分布实验研究

针对一台液氮温区可产生100 W制冷量的脉冲管制冷机,通过控制变量的方法实验研究了工作频率、输入功率、冷头热负荷量对蓄冷器圆周方向温度分布和最大温差的影响。研究结果表明:工作频率的改变对蓄冷器的周向温度分布影响不大,增大输入功率导致蓄冷器的周向温度不均匀性明显变强,增大冷头热负荷量可以减小蓄冷器的周向温度不均匀性。     

热力驱动斯特林低温制冷机

我们感到需要一种大冷量(在110K时有数千瓦)的热力驱动的低温制冷机。其一种用途是作为天然气(甲烷)液汜器，并由一部分要液化的气体燃烧来驱动。     

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．     

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.     

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。     

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.     

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.     

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.     

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。     

牛津型斯特林制冷机动态模拟及实验验证

建立了模拟单级牛津型特林制冷机的动态特性的数学模型，该模型考虑了压差损失，传热损失等许多实际因素的影响，运用数值方法对其控制方法进行了求解，计算结果非常接近实验结果。     

Numerical analysis on performance and contaminated failures of the miniature split Stirling cryocooler

A mathematical model based on thermodynamic theory of variable mass is developed for the split Stirling refrigerator, in which, the whole machine is considered by one-dimensional approach while the processes in the regenerator are simulated by two-dimensional approach. First, the influence of the ideal frost layer distributions on the flow and heat transfer in the regenerator and the performance of the Stirling cryocooler are simulated. Then, the distribution of the contaminated water vapor and its coagulated and deposited process is qualitatively analyzed. Finally, the lifetime of the refrigerator is evaluated based on the calculated data. The results show that when the refrigerator is operated at uniform distribution of the water vapor partial pressure in the regenerator, the cooling capacity is reduced over 10% at about 631 h, and the power consumption of compressor is increased over 20% at about 1168 h. However, for the linear distribution of water vapor partial pressure, the refrigerator can work properly because the frost never reaches the criterion of failure. Also, it is found that when the Stirling cryocooler restarts after a shutdown, the cooling capacity is reduced by 10% once the frost mass is over 7.05 mg, and there is no cooling capacity once the frost mass reaches 41.2 mg.