4K脉管制冷机的实验研究

为研究如何利用脉管制冷机达到４Ｋ温度和最佳多级脉管构型，对几种类型的单级脉管制冷机与Ｇ－Ｍ制冷机组合休进行了实验，当脉管热端温度为室温时采用这种组合体的脉管冷端所获得的最低温度达３．５Ｋ。最后一级回热器的热端大约预冷到１５－２０Ｋ。其最佳工作条件为：压力约１．０－１．５ＭＰａ，频率１－２ＨＺ，热流和热损失分析与相移效应的关系。以及为达到４Ｋ温度的多级脉管制冷机的构型，均作了简要的讨论。     

液氦温区二级脉管制冷机的制作与调试

介绍了自行研制的双小孔型二级脉管制冷机的制作工艺及调试方法，并指出实验过程中必须注意的事项。用该脉管制冷机已获得液氦温度，第二级制冷温度为３．１Ｋ。     

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。     

液氦温区双向进气型脉管制冷机的绝热模型

在考虑２０Ｋ以下温区氦流体热物性特点的基础上，本文建立了液氦温区脉管制冷机的经热模型，用以研究液氦温区双向进气型脉管制冷机的动态工作过程及其制冷机理，为开展液氦温区多级脉管制冷机的实验研究提供了理论依据。     

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。     

低于4K的三级脉管制冷机的新型结构

叙述了用以提高多级脉管制冷机的工作性能和系统简单化的新结构．为减少国热器的损失和脉管冷损，在从室温到液氦温区内工作的脉管制冷机中引入了回热管．采用这种结构的三级制冷机达到了３．６Ｋ的最低温度，４．９Ｋ时制冷量为１１９ｍＷ．给出了该脉管制冷机的实验结果和制冷性能．     

液氦温区双小孔型二级脉管制冷机的改进实验

介绍了自行研制的二级双小孔型脉管制冷机的基本结构,着重分析了第二小孔,结构参数冷机性能的影响,指出了进一步改进的方向,经反复实验,采用双小孔结构的二级脉管制冷机第一、二级最低制冷温度分别达到４６Ｋ和３．０Ｋ。     

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.     

新型的三级脉管制冷机

介绍了日本研制成功的一种新型三级脉管制冷机。它可以提高制冷机的性能并简化结构。为了减少回热器及脉管的损耗，研制了一种能从室温到液氦温度下工作的脉管。这台脉管制冷机己获得３．６Ｋ的低温，４．９Ｋ时的制冷量为１１９ｍＷ。     

采用二元混合工质的脉管制冷机实验研究

首次在８０Ｋ温区脉管制冷机中采用混合工质进行了实验研究,实验结果表明,在其它运行参数不变的情况下,在氦氢二元混合工质中,当氢的摩尔浓度为２０％时,可获得比纯质氦高的制冷量。     

4 K以下温区脉管制冷性能的改进

最新研究表明,采用陶瓷磁性回热材料GdAlO3（GAP）可以大大提高4K以下温区脉管制冷机的制冷量和制冷系数（COP）。在压缩机输入功率约为4.8kW的条件下,采用GAP的二级双向进气型脉管制冷机在2.8K,3.13K,3.70K分别获得了200mW,300mW和400mW制冷量,与采用HoCu2及ErNi的二级脉管制冷机相比,该制冷机在3.0K附近的制冷量增幅高达150%。     

20K温区GM型单级脉管制冷机初步实验

介绍了自行研制的一台GM型单级脉管制冷机,其回热器蓄冷材料采用247目磷青铜丝网和不锈钢丝网,双向进气方式采用两个方向相反的精密针阀并行布置.在输入功率仅为2kW的条件下,该制冷机获得了22.4 K的最低制冷温度,80 K温度时的制冷量为5.65 W.在长达24 h的连续运行中,该机的无负荷制冷温度波动小于0.3K.     

脉管制冷机污染试验研究

通过强化加速试验,从运行时间、加热烘烤温度、自由气体污染和约束气体污染等方面研究了工质气体污染对脉管制冷机制冷性能的影响,试验结果表明,脉管制冷机在工作时,污染物在回热器内的重新分布以及污染回热材料是脉管制冷机产生污染效应的主要因素。结合传热及流阻等理论对试验结果进行了机理分析,其试验结论有助于脉管制冷机的空间工程化应用。     

行波热声发动机加热器改进及其驱动脉管制冷机系统实验研究

对自行研制的行波型热声发动机中的核心部件加热器进行了改进.采用改进的热声发动机驱动单级小孔型脉管制冷机,以氦气为工质,在充气压力为2.2 MPa的条件下,获得了110 K的最低制冷温度.通过对实验结果的分析,着重阐明了热声发动机和脉管制冷机之间的频率匹配问题及其改进途径,为进一步深入研究指明了方向.     

改进冷端换热器的大功率脉冲管制冷机

依据热力学非对称理论对脉冲管制冷机冷端的热力学过程进行分析,采用输出功率3 kW的压缩机在80 K时得到了35 W的制冷量,并提出了改进方案;搭建了单级低频大功率脉冲管制冷机的实验台,采用新型的填料烧结型换热器作为脉冲管的冷头.实验表明改进冷端换热器是提高脉冲管制冷机制冷效率的关键技术.     

20K以下温区单级脉管制冷机直流控制实验研究

开展了20K以下温区单级脉管制冷机的实验研究,考察了直流流动对制冷机性能的影响,估算了不同制冷温度下制冷机循环的需气量,在对直流进行控制的情况下,采用2kW(RW2)和4kW(CP4)压缩机分别获得了18．7K和14．7K的最低制冷温度,对应的在30K的制冷量分别为10W和29．5W。     

线型压缩机驱动的微型同轴脉冲管制冷机长寿命试验研究

介绍了一种用于测试线形压缩机驱动的微型同轴脉冲管制冷机系统可靠性的试验系统,此试验台的建立将用来获得目前国内的同类系统的可靠性数据,为今后此种制冷系统用于军事实用打下基础。     

斯特林型脉冲管制冷机的最新进展

介绍了斯特林型脉冲管制冷机在理论分析和实用化方面的进展。与斯特林制冷机相比 ,由于低温端没有运动部件 ,脉冲管制冷机在寿命、可靠性和振动等方面有明显的优势 ,同时直流现象的发现和对它的抑制 ,以及双向进气、长颈管等调相机构的应用 ,使得斯特林型脉冲管制冷机的效率也可以达到或超过斯特林制冷机 ,从而使斯特林型脉冲管制冷机在空间、红外器件和超导器件冷却等方面有广泛的应用