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。     

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.     

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.     

大功率单级脉管制冷机回热器性能模拟与实验

为了提高单级脉管制冷机在20 K-40 K温区的制冷量,对自行设计制作的1台单级G-M型脉管制冷机采用REGEN3.3进行了计算模拟,获得了铅丸直径选择、不同温区回热器材料最佳组合等结果。在此基础上,对该台单级脉管制冷机进行了试验,实验结果表明该脉管制冷机在20.6K和29.9 K可分别获得20 W和40 W的制冷量,输入功率为7.5 kW。     

基于REGEN的100 mm长回热器脉管制冷机优化设计与实验研究

根据已有研究,回热器长度100 mm的脉管制冷机在温度低于60 K时的性能较好。将一台已有的65 mm长回热器单级同轴型脉管制冷机改造为100 mm长回热器单机同轴型脉管制冷机,分析回热器长度对脉管制冷机性能的影响。基于REGEN软件对脉管制冷机回热器进行优化设计,通过改变回热器填料、压比、冷端相位角和充气压力,研究其对回热器性能的影响。在实验中进一步探索研究输入功、频率等对制冷机的最低制冷温度和比卡诺效率的影响。实验结果表明,在充气压力2 MPa,运行频率51 Hz,输入功809 W,制冷量60 W时,冷头温度109 K,制冷机的相对卡诺效率达到12.9%。     

脉管制冷机的最新进展

脉管制冷机由于具有结构简单、运转可靠、冷头振动小、寿命长、成本低等优势，近年来发展迅速。着重综述了脉管制冷机近期的最新进展，揭示了脉管制冷机的研究已开始走出实验室，向商业化、实用化方向发展     

氦氢混合工质G-M单级脉管制冷机性能研究

对G-M型单级脉管制冷机采用氦氢混合工质在30 K温区进行实验研究,从制冷量、COP、压降特性、压缩机耗功、制冷温度的稳定性等方面进行了讨论和分析,同时给出了在最优状态下加载热负荷的温度变化情况.实验结果表明,采用适当配比的氦氢混合工质有助于提高脉管制冷性能.     

GM型单级脉管制冷机的热力性能实验研究

对ＧＭ型单级脉管制冷机进行了详尽的实验研究，获得了有关结构参数和循环参数对该制冷机性能的影响规律，并进行了讨论。实验结果对进一步探讨管制冷机的机理和推进实用化进程提供了有益的基础。     

单级G-M型脉管制冷机回热器性能

为了能进一步提高单级G-M型脉管制冷机的性能,着重对80 K到300 K温区回热器的效率进行了理论和试验研究.通过对不锈钢和磷青铜丝网材料热渗透深度和热导率的分析,指出在这一温区采用不锈钢丝网的制冷性能优于磷青铜丝网.基于REGEN3.2进行的数值模拟,进一步指出适当增大不锈钢丝网目数有利于提高制冷性能,并由此指导实验取得了理想的结果.单级G-M型脉管制冷机经优化后,取得了11.1 K的最低制冷温度,是当前国内外报道的最好结果;同时该制冷机在20 K和30 K分别可获得17.8 W和40.7 W的制冷量.     

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...     

80K脉管制冷机惯性管调相机理及优化研究

液氮温区脉冲管制冷机在高温超导等领域的应用越来越广泛。基于热声理论,本文采用Delta EC软件对纯惯性管及惯性管加气库的调相能力进行模拟研究,建立了80 K温区制冷机整机数值模型,分析了不同惯性管及气库组合方式对制冷机性能的影响。结果表明:纯惯性管结构和单段惯性管加气库两种方式可以达到较为接近的调相能力,采用双段惯性管接气库方式可以提高制冷机性能,最低温度可以达到48.8 K。最后搭建制冷机整机性能测试实验台对模拟结果进行了验证。     

液氢温区单级高频多路旁通型脉冲管制冷机

为了既能降到液氢温区又能确保制冷机的温度稳定性,开展了仅采用长颈管,不使用双向进气进行调相的单级高频多路旁通型脉冲管制冷机的实验研究。首先用数值计算的方法获得了多路旁通开度是否最佳的判据。研制出的制冷机在充气压力1.73MPa,输入电功220W时,无负荷最低制冷温度能够降到23.6K,为目前所报道的在没有双向进气时单级高频脉冲管制冷机获得的最低温度。在达到稳定状态后,制冷机性能稳定,温度波动幅值小于0.1K。在220W输入电功下,能够在29.2K获得0.516W,34.3K获得1.0W的制冷量。     

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。     

无阀脉管制冷机的实验研究

采用直流电机驱动的无阀压缩机，在双向气型脉管制冷机上取得了４６．８Ｋ的无负荷制冷温度，对脉管制冷机的压力波进行了测试。在分析回热损失，脉管与回热器相位差等方面获得了一些有益的结果。     

脉管制冷机的等效P—V图

在脉管制冷机线性气流速度分析法的基础上，提出了一种新颖的脉管制冷机等效Ｐ－Ｖ图制作方法，该方法直观，简便，宜于使用。将该方法运用到小孔型及双向进气型脉管制冷机的分析，得出了一些有益的结论。     

混合工质制冷系统中节流元件毛细管的两种计算方法比较

针对多元混合工质低温制冷系统的特点，结合毛细管的节流特性和两种不同的计算方法进行了分析，编制了两个计算毛细管长度的程序，通过计算结果对这两种计算方法进行了比较，发现计算结果差距不大。