单直线压缩机驱动双脉管冷指的实验研究

为了在不同位置获得不同的制冷性能,设计了一台线性对置压缩机驱动两台同轴型脉管冷指的实验方案并搭建了试验台.通过实验研究两台脉管制冷机耦合的制冷性能.实验结果显示:两台设计相同的脉管冷指性能不同,经过耦合后制冷性能差异更大,可同时达到1.79 W@60 K和1.384 W@60 K制冷量.     

压缩机驱动方式对主动调相型两级脉管阻抗特性影响研究

对双压缩机驱动和单压缩机驱动两种驱动方式下,两级脉管的声阻抗特性和制冷效率随运行压力和运行频率的变化进行对比,研究了单压缩机驱动时冷指的声功分配和制冷效率.一台工作温区为20 K和80 K的主动调相型两级脉管制冷机,冷指入口声阻抗幅值随着运行频率的增加和运行压力的减少而减少.随着运行压力和运行频率的增加,一级制冷效率提...     

分离型二级脉管制冷机的实验研究第一部分20～40 K温区单级大功率脉管制冷机

为了满足液氦温区分离型二级脉管制冷机第二级预冷的需要,设计制作了1台20～40K温区单级大功率脉管制冷机.采用额定功率为6 kW的压缩机驱动该制冷机,最低制冷温度达13.8K,刷新了单级脉管制冷机最低制冷温度纪录.该制冷机在40 K可获得高达55.9 W的制冷量,基本可以满足15～40 K温区超导磁体等冷却的需要.着重分析了频率、充气压力和不同压缩机对系统制冷性能的影响,测试了长时间运行中系统性能的变化情况.     

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。     

低于11 K的单级脉管制冷机性能研究

研究了回热器长度以及80 K以下温区不同回热材料布置形式对单级G-M型脉管制冷机性能的影响.试验研究表明,适当增加回热器长度,制冷机性能可显著提高.在此基础上对低温区回热材料进行优化,采用Er3Ni、铅丸和不锈钢丝网3层复合回热材料获得了最佳的制冷性能.采用额定输入功率为7.5 kW的压缩机驱动,脉管制冷机最低制冷温度达10.9 K,这是目前单级脉管制冷机达到的最低制冷温度.该制冷机在21 K可获得20 W制冷量.     

中温区高频斯特林型脉管制冷机研究

脉管制冷机经过了近几十年的发展,不管是在冷量大小还是在运行的可靠性方面,其性能均得到了大幅的提升,目前主要研究是在80 K制冷温区,应用于中高温区的脉管制冷机还有待进研究。高频运行有助于实现脉管制冷机小型化和轻量化。采用随机丙纶纤维作为回热器的填充介质,设计了100 Hz线性压缩机驱动的直线型脉管制冷机,实验测试了不同条件下的制冷性能曲线。该脉管制冷机在150 W电功下可取得149 K的最低温度,在170 K的制冷温度下可获得9 W的制冷量。     

深冷文献消息(国内部分)

20 0 5 110 1　 1 2 7K 3 He二级脉管制冷机性能研究蒋　宁等　《低温工程》　 2 0 0 4　№ 5　 1～ 7在一台具有独立气体回路的液氦温区G M型二级脉管制冷机上 ,采用3He为第二级制冷工质 ,获得了 1 2 7K的最低无负荷制冷温度。与两级均采用4 He工质的情况相比 ,在相同的条件下 (相同压缩机耗功 :4 3kW 1 3kW) ,第二级采用3He为工质 ,使得该二级脉管制冷机在 4 2K的制冷量提高了 4 0 5 %。2 0 0 5 110 2　斯特林型高频脉冲管制冷机的实验研究王国平等　《低温工程》　 2 0 0 4　№ 5　 8～ 12介绍了一台单级U型高频脉冲管制冷机的…     

分离型二级脉管制冷机的实验研究--Ⅱ:液氦温区二级脉管制冷机

研制1台新型液氦温区分离型二级脉管制冷机,该制冷机由2台独立的脉管制冷机组成,一级回热器冷端和二级回热器中部通过热桥相连,从根本上弥补了传统直接耦合型多级脉管制冷机级间干扰的不足.采用双压缩机双旋转阀驱动该二级脉管制冷机,第二级最低温度达到了2.5 K,在4.2 K下有508 mW制冷量,同时一级在37.5 K有15 W制冷量.第二级充气压力由1.7 MPa增大到1.85 MPa,制冷机在4.2 K下的制冷量可以达到590 mW.为了能简化结构、扩大应用,提出采用单压缩机单旋转阀驱动该分离型脉管制冷机,达到了相同的制冷性能.     

两级同轴型脉管制冷机回热器与脉管壁换热影响的模拟与实验

针对同轴型结构的两级脉管制冷机,采用热力学方法分析了回热器与脉管壁间换热作用对制冷机性能的影响。发现当脉管内热量通过壁面传向回热器时,脉管冷端焓流将增大,进而提升脉管冷指的制冷量。对设计的一台两级同轴型高频脉管冷指进行了数值模拟。模拟结果表明相同结构参数及输入下,引入回热器与脉管壁间的径向换热作用,低温级制冷量由原先的0.55 W@30 K提升至1.39 W@30 K,而对高温级的影响却小到可以忽略。     

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。     

液氦温区脉管制冷机的频率特性

着重研究了操作频率对液氦温区脉管制冷机性能的影响,在实验和分析的基础上,明确了制冷温度、制冷量、制冷效率与工作效率之间的关系,并与4K G－M制冷机的情况进行比较,得出了一些有益的结论。通过频率优化,脉管制冷性能得以较大提高。在初步试验中,分别在1．2Hz和1．1Hz获得了30W@70K,500mW@4.2K以及20W@65K,590mW@4.2K的制冷量。同时还给出了脉管制冷湿度稳定性的测试结果。试验结果表明,研制的脉管制冷机温度波动均小于同类商品型4K GM制冷机及脉管制冷机。     

丙纶填充式回热器单级脉管制冷机性能研究

采用丙纶纤维作为回热器新型填充介质,对单级脉管制冷机进行了试验研究。对丙纶微尺度空间结构及物理性能进行了分析,基于充气压力分别为3.5、3.0、2.8、2.5、2.0、1.5 MPa的工况下,进行了降温性能、频率性能、制冷性能试验,获取了最低制冷温度,最佳工作频率及最大比卡诺效率。研究结果表明,充气压力对丙纶填充回热器的制冷机整体性能影响较大,工作频率的影响不是很明显。最终获得了最大比卡诺效率9.46%@170 K/10.06 W/77 W,最大制冷量为5.47 W@120 K/2.5 MPa,12.02 W@150 K/3.0 MPa,16.49 W@170 K/3.0 MPa,并获得了96.4 K的最低制冷温度。     

基于传输管的三级级联脉管制冷机实验研究

为提高脉管制冷机制冷效率,通过引入一根特殊设计的传输管,将本应在前一级脉管制冷机脉管热端耗散声功回收,理论上多级级联脉管制冷机制冷效率可达卡诺效率。基于该理论,在已有两级级联脉管制冷机基础上串入第三级制冷机。实验结果显示,该三级级联脉管制冷机最高可获得253.6 W@233 K制冷量,较单级制冷机制冷效率增加39.9%,制冷效率进一步趋于卡诺效率。     

双冷指脉冲管制冷机共用气库性能探究

采用单压缩机驱动双冷指脉冲管制冷机可以减少结构尺寸,并同时在两个温区获得制冷效果,双冷指共用一个气库可以在一定程度上进一步减少制冷机布置空间。为研究双冷指共用气库的可行性及气库体积的影响,针对两台脉冲管冷指,在优化设计惯性管后,选取4种共用气库体积(180 cm~3、140 cm~3、100 cm~3和60 cm~3)探究了制冷性能的变化情况。结果表明当两台脉冲管冷指的制冷温度和制冷量变化时,制冷效率与气库体积存在一定的耦合匹配关系,在一定运行条件下选取较小的气库体积可以获得较高的制冷效率。     

1.27 K3He二级脉管制冷机性能研究

在一台具有独立气体回路的液氦温区G-M型二级脉管制冷机上,采用3He为第二级制冷工质,获得了1.27 K的最低无负荷制冷温度.研究表明,以3He为第二级工质,该系统在2 K,3 K和4.2 K,分别可以提供42 mW,205.5 mW和518.3 mW的制冷量,第一级和第二级压缩机相应的输入功率分别为4.3 kW(Leybold CP4000氦压缩机)和1.3 kW(Leybold RW2氦压缩机).与两级均采用4He工质的情况相比,在相同的条件下(相同的压缩机耗功:4.3 kW 1.3 kW),第二级采用3He为工质,使得该二级脉管制冷机在4.2 K的制冷量提高了40.5%.     

三级脉管制冷机的实验研究

介绍了研制的首台三级双向进气型脉管制冷机。该机采用有阀压缩机驱动,通过计算机和电磁阀进行实时控制,给出了初步试验结果:第一级、第二级和第三级最低制冷温度分别为60、35、11.2K。分析了影响制冷性能的主要因素,并提出了相应的改进措施。图4表3。     

具有独立气路的液氦温区G-M型二级脉管制冷机性能研究

研究了一台具有独立气体回路的液氦温区G-M型二级脉管制冷机的制冷性能.目前的实验装置由两套独立的单级双向进气型脉管系统构成,第一级冷头对第二级进气的预冷通过安装在第二级回热器中部的换热器与一级冷头之间的热联接来实现.研究表明,该制冷机采用4He为工质,分别以Leybold CP4000和RW2氦压缩机来驱动第一级和第二级,可以获得2.18 K的最低无负荷制冷温度,4.2 K提供的最大制冷量为595 mW.     

液氦温区脉管制冷机的优化实验

研制了一台用作德国国家标准局 (PTB)约瑟夫森效应 (JosephsonEf fect) 1V电压标准冷却系统的二级脉管制冷机。其设计要求在 4 2K提供 1 0 0mW左右制冷量 ,并同时冷却 70K左右的冷屏。采用额定功率为 1 8kW的氦压缩机驱动脉管制冷机 ,在不同制冷量负荷条件下分别对其进行了优化。初步实验结果表明 ,在输入功率 1 8kW的情况下 ,该制冷机最低制冷温度达 2 8K ,4 2K制冷量最大达 1 90mW ,制冷系数达 1 0 6× 1 0 4,火用效率最高达 1 1 3% ,可以充分满足冷却电压标准芯片的需要。此外 ,还与用 6kW压缩机驱动同一制冷机的实验结果进行了比较。     

氦氢混合工质单级GM型脉管制冷特性实验研究

针对80K温区，在一台单级GM型脉管制冷机中进行了氦氢二元混合工质的实验研究。实验结果表明，采用一定组分的氦氢混合工质可以提高脉管制冷机的制冷性能。     

线性压缩机驱动的80K单级脉管制冷机设计与实验研究

结合美国标准与技术研究院(NIST)的回热器计算软件REGEN3.2,成功设计了1台单级斯特林型脉管制冷机.采用惯性管调相,在2.5MPa充气压力和60Hz频率下,获得无负荷制冷温度59K.在压缩机输入电功率为250W时,80K获得了3.8W的制冷量,与设计计算结果吻合得较好.