超高频同轴型脉冲管制冷机研究

超高频脉冲管制冷机体积小、重量轻,在空间应用中备受关注,近几年来成为该领域的一个前沿发展方向.由于直线型脉冲管制冷机结构简单、方便调试,在模拟计算的基础上加工直线型试验样机,根据直线型试验样机的优化结果设计加工同等尺度的同轴型原理样机,其冷指外径仅有9 mm,长度40mm,质量为250 g.同轴型样机经过压缩机的匹配和双向进气结构的优化,采用谐振频率为50 Hz高频压缩机工作在90 Hz驱动,80 w电功率输入下可获得46.4 K无负荷最低温度,在80 K可获得2.1 w制冷量.由于冷指尺寸小、运行频率高,冷头降温速度快,2 min即可从室温降至工作温区80 K,且冷头温度不受重力影响.     

斯特林型高频脉冲管制冷机的实验研究

介绍了一台单级U型高频脉冲管制冷机的实验装置和实验结果.制冷机冷端无负荷最低温度达到了38.31 K,此结果为目前国内单级斯特林型高频脉冲管制冷机所达到的最低温度.当输入电功率200 W时,在50 K有0.6 W制冷量;当输入电功率为250 W时,在80 K有4.25 W的制冷量.这为40 K以下深低温,大冷量的斯特林型脉冲管制冷机的研制做出了有益的探索.通过分析压缩机运行频率对制冷机的最低温度和制冷量的影响,得出了在液氮温区针对特定的制冷温度,压缩机存在的一个最佳工作频率.在此工作频率下,压缩机和脉冲管耦合后,制冷机能够获得较高的效率.     

微型高频脉冲管制冷机的实用化

高频微型脉冲管制冷机在许多领域具有重要作用,目前从原理样机到实用化的成品机仍有一些问题须要解决.介绍在一台达到世界先进水平的高效同轴脉冲管制冷机的基础上进行实用化的工程样机研究,并通过模拟计算分析两台脉冲管制冷机工程样机与原理样机的区别及其自身特点,为进一步开展工作奠定了基础.制作的两台工程样机基本达到了原理样机的制冷性能,不锈钢结构的工程样机外观精美、结构紧凑,但由于材料和外形的原因,制冷性能稍逊于原理样机;铜壁结构的工程样机性能优于不锈钢样机,足以满足工程项目的需要,但重量有所增加.     

高频微型脉冲管制冷机的实用化研究

脉冲管制冷机经过多年的发展，性能不断改善，目前已开始进入实用化阶段。高频微型脉冲管制冷机结构紧凑，应用方便，并且主要工作在需求量较大的液氮温区，因此将首先得到一定规模的应用。介绍了作者针对脉冲管制冷机在红外和超导方面的应用所作的实用化工作，讨论了尚待解决的问题。     

液氮温区重力辅助深冷回路热管的实验研究

给出了液氮温区重力辅助深冷回路热管结构设计方案,建立了实验系统,对其启动特性和工作性能进行了实验研究.深冷回路热管以高纯氮作为工作液体,工作温区为90 K～126 K.实验结果表明,深冷回路热管能在重力作用下快速启动,在气体管线高于液体管线20 mm的情况下,最大可传送的功率为11W.     

100 Hz脉冲管制冷机设计与实验研究

通过数值模拟计算和分析,设计了1台100 Hz超高频脉冲管制冷机,通过对直线型原理样机的实验,对模拟计算进行了验证.同时对超高频下各种参数进行了实验,结果表明,100 Hz超高频下回热器材料需采用高目数丝网,最佳充气压力为3.5 Mpa,80 K可获得1.22 W制冷量.     

液氮温区小型轴向槽道热管的实验研究

进行了液氮温区小型轴向槽道热管传热性能的实验研究。实验结果表明,低温热管具有一定的传热能力,热管轴向温差小,热阻小;低温热管在小倾角抗重力情况下也能工作,并且倾角对热管传热性能有重要影响。     

高频脉冲管制冷机交变蓄冷器流动阻力特性实验研究——第二部分：实验装置和数据处理系统

鉴于目前高频脉冲管制冷机中蓄冷器交变流动阻力特性的设计数据十分缺乏,作者建立高频脉冲管制冷机蓄冷器的稳定流动和交变流动动态参数测量实验台,介绍了实验系统的组成、测试装置和数据采集与处理方法.实验台采用测控领域广为流行的LabVIEW图形化开发平台,将实验段两端的动态压力、流速数据等通过采集系统,送入计算机进行数据处理,并实时绘制图形曲线.通过测量蓄冷器两端的动态压力、流速,得到高频(30～60 Hz)交变流动情况下动态压力与质量流量之间振幅和相位关系,从而得到所测蓄冷器的交变流动阻力特性.     

槽道热管在加快低温回路热管主蒸发器降温过程中作用的实验研究

介绍液氮温区低温回路热管结构设计的1种方案.首次采用槽道热管作为低温回路热管的次蒸发器,并对其在加快主蒸发器降温过程中的作用进行了详尽的实验研究.这种次蒸发器的结构简单,并使低温回路热管的整体设计变得简易.实验表明,经过合理的阻力设计,槽道热管形式的次蒸发器能起到加快主蒸发器降温的作用,为研究低温回路热管的传热特性提供了前提条件.     

基于脉冲管制冷机的低温Tm…YAG激光器

研究了一种低温条件下(120K以下)运行的光纤耦合激光二极管(LD)端面抽运的Tm…YAG激光器。LD中心波长为785nm(15℃),光纤芯径为400μm,数值孔径为0.22。Tm…YAG晶体尺寸3mm×3mm×8mm,Tm3+掺杂原子数分数为3%。采用一种新型小型脉冲管制冷机制冷,具有冷端无振动、结构简单、寿命长的优点。将制冷机冷头与包裹晶体的紫铜热沉连接以冷却晶体,并置于真空环境中,防止结霜现象的发生。通过控制晶体温度,得到了激光器在80~290K温区内,阈值功率和输出功率随工作温度的变化关系。在晶体温度为80K,抽运功率为9W时,得到功率为3.78W的2.013μm连续激光输出,光光效率为42%,斜率效率为44.9%。