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。     

狭缝调相式气动分置式斯特林制冷机的运行性能

本文首先介绍了我们提出的具有狭缝调相器的气动分置式斯特林制冷机 ,并与传统气动分置式斯特林制冷机进行了对比 ,最后给出并分析了整机性能试验结果 ,试验证明该制冷机可以满足在液氮温区工作的需要     

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。     

气动分置式斯特林制冷机被动减振技术研究

论述了斯特林制冷机的振动来源和振动特性,利用梁模型计算了冷指的自然频率,理论上给出了动力吸振器的设计方法,得出在气动分置式斯特林制冷机中被动减振方法具有优势.根据分析设计了动力吸振器,通过实验验证了动力吸振器可以有效的抑制制冷机地振动输出.     

气动分置式斯特林制冷机的等温模型分析

涉及的气动分置式斯特林制冷机实验性能为40 W输入80 K/1 W,是上海技术物理研究所三期创新研究项目,本文采用等温模型对该制冷机的制冷性能进行理论计算,计算结果与实验值基本一致。另外,还对制冷机一些参数对理论制冷量、冷损、有效制冷量等的影响进行分析,为合理选取这些参数提供理论依据。     

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.     

一种斯特林制冷机移相器的分析研究

对电磁双驱动分置式斯特林制冷机用的移相器进行了较为深入的研究。分析了运算放大器移相器和变压器移相器的功能和优缺点，证实了变压器移相器十分方便可行，而且具有较高的稳定性。本文的分析研究为电磁双驱动分置式斯特林制冷机的进一步功能性研究提供了便利。     

分置式斯特林制冷机参数的优化

本文建立了分置式斯特林制冷机的优化设计模型，讨论了分置式制冷机的特点、优化设计及其数学模型中的特殊问题，考虑了制冷机中存在的主要冷量损失和直接功耗损失，选用了制冷机的12个主要结构和运行参数作为设计变量。实例计算中得到的优化结果与实验统计数据吻合较好。     

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。     

电磁驱动分置式斯特林制冷机综合网络模型

根据系统动力学建立了电磁驱动分置式斯特林制冷机整机的综合网络模型。该模型综合分析了电磁驱动分置式斯林特制冷机的流体网络，热声网络以及机电网络的有关研究成果，并加以完善，比较全面地反映了电磁驱动分置式斯林制冷机各个方面的动态特性，以此为基础编制的制冷机整机仿真程序，为分置式斯林特林制冷机的整机优化设计，离线调机，在线控制等行为提供了依据。     

冷指尺寸对超高频微型脉冲管制冷机性能的影响分析

冷指是脉冲管制冷机的重要部件,其尺寸大小决定压缩机乃至制冷机整机的尺寸,其内部的功热转换效率和损失等会对制冷机的性能产生显著的影响.为满足脉冲管制冷机微型化的需求,必须提高制冷机频率、减小冷指尺寸,而冷指尺寸的缩小又会影响制冷机的性能.为了掌握冷指尺寸对制冷机性能的影响规律,利用SAGE软件对运行频率为130 Hz,直...     

液氦温区VM-PT制冷机气量分配特性研究

VM气耦合脉冲管制冷机(VM-PT)是一种新型的液氦温区制冷机,为探索两级气耦合复杂的机理,本文采用Sage软件构建了低温调相VM-PT制冷机的整机模拟程序,研究了运行频率、平均压力、毛细管长度以及Er3Ni填充长度等参数对两级气量分配的影响。数值结果表明运行频率、平均圧力、毛细管长度以及Er3Ni填充长度均会影响两级质量流的分配,进而影响制冷机的最低温度,权衡工质的做工能力以及蓄冷器损失两方面因素,该四个参数均存在一个最佳值。搭建了实验平台并对数值模拟进行了验证。在实验中通过优化毛细管和蓄冷器,在运行频率1.6 Hz、平均压力1.4 MPa、压比1.6的情况下得到了3.86 K的无负荷制冷温度,在4.2 K可提供约10 mW的制冷量。     

空间用4 K温区预冷型JT制冷机研究进展及关键技术分析

综述了空间用4 K温区预冷型JT制冷机方案及其相关的空间项目,研究表明该类型制冷机一般由斯特林或斯特林型脉管制冷机和JT制冷机组成,前者为后者提供预冷,后者通过节流效应降温获得4 K温区的制冷量。总结了制冷机的性能参数和系统结构,对比分析了该类型制冷机与GM/JT制冷机间存在的性能差距和关键技术差别,阐明了预冷温度和压力等参数对制冷机效率的影响,指出了当前该类型制冷机的改进空间和方案。     

Advances on a cryogen-free Vuilleumier type pulse tube cryocooler

This paper presents experimental results and numerical evaluation of a Vuilleumier (VM) type pulse tube cryocooler. The cryocooler consists of three main subsystems: a thermal compressor, a low temperature pulse tube cryocooler, and a Stirling type precooler. The thermal compressor, similar to that in a Vuilleumier cryocooler, is used to drive the low temperature stage pulse tube cryocooler. The Stirling type precooler is used to establish a temperature difference for the thermal compressor to generate pressure wave. A lowest no-load temperature of 15.1 K is obtained with a pressure ratio of 1.18, a working frequency of 3 Hz and an average pressure of 2.45 MPa. Numerical simulations have been performed to help the understanding of the system performance. With given experimental conditions, the simulation predicts a lowest temperature in reasonable agreement with the experimental result. Analyses show that there is a large discrepancy in the pre-cooling power between experiments and calculation, which requires further investigation.     

丙酮污染对微型机械制冷机性能影响的实验研究

设计微型高压阀直接向机械制冷机内在线、连续地添加污染杂质,提出了制冷机丙酮污染的强化加速实验方案,从量化角度深入研究了污染对回热式机械制冷机性能影响的规律.实验分析表明,随着丙酮添加量的增加,制冷能力首先稍微增强,然后在42 mg和121 mg时分别出现了性能衰变的拐点.在间歇性开机时还发现了制冷机污染效应的时延现象.结合传热、流阻等理论对实验规律进行了分析讨论,为机械制冷机的可靠性技术和寿命预测研究奠定了基础.     

基于DSP的星载小型化斯特林制冷机控制器设计

斯特林制冷机控制器对制冷机性能有很大影响。介绍了基于DSP系统的斯特林制冷机控制器设计,主要包括硬件、软件设计,为进一步实现斯特林制冷机的自适应控制打下较好的基础。     

小型斯特林制冷机动力学设计及试验

介绍了小型斯特林制冷机动力学设计及试验情况。通过试验,验证了斯特林制冷机动力学设计的准确性,达到了制冷机的谐振,降低了功耗,工作稳定性和可靠性得到相应的提高。     

A high efficiency coaxial pulse tube cryocooler operating at 60 K

In recent years, improved efficiency of pulse tube cryocoolers has been required by some space infrared detectors and special military applications. Based on this, a high efficiency single-stage coaxial pulse tube cryocooler which operates at 60 K is introduced in this paper. The cryocooler is numerically designed using SAGE, and details of the analysis are presented. The performance of the cryocooler at different input powers ranging from 100 W to 200 W is experimentally tested. Experimental results show that this cryocooler typically provides a cooling power of 7.7 W at 60 K with an input power of 200 W, and achieves a relative Carnot efficiency of around 15%. When the cooling power is around 6 W, the cryocooler achieves the best relative Carnot efficiency of around 15.9% at 60 K, which is the highest efficiency ever reported for a coaxial pulse tube cryocooler.     

Performance evaluation of spaceborne cryocooler micro-vibration isolation system employing pseudoelastic SMA mesh washer

A spaceborne cryocooler produces undesirable micro-vibration disturbances during its on-orbit operation, which is one of the main sources of degradation of the image quality of high-resolution observation satellites. Therefore, to comply with the strict mission requirement for the acquisition of high-quality images, micro-vibration disturbances induced by cryocooler operation need to be isolated. In this study, we proposed a spaceborne cryocooler micro-vibration isolator that employs a pseudoelastic shape memory alloy (SMA) mesh washer, which guarantees vibration isolation performance in a severe launch vibration environment while effectively isolating the micro-vibrations from the cryocooler on-orbit. Basic characteristics of the cryocooler assembly integrated with the proposed isolators were measured through static tests and free vibration tests. The effectiveness of the isolator design was demonstrated by the micro-vibration measurement tests under qualification temperature limits.