6 W大冷量斯特林制冷机的实验研究

基于实验分析了大冷量分置式斯特林制冷机的动力特性和热力特性,详细讨论了对制冷机性能有重要影响的参数如固有频率、工作频率、相位角、充气压力、排出器位移等.样机采用牛津型斯特林制冷机结构,在93 W输入功率下初步获得6 W/90 K的性能.     

冷却水温对大冷量斯特林制冷机性能的影响

对一台大冷量整体式斯特林制冷机开展了冷却水温影响的研究。充气压力1.85 MPa时,冷却水进水温度每升高5℃,77 K制冷量实验值减小约40 W,COP实验值降低约0.4%。77 K制冷温度下,压缩腔工质平均压力、制冷机输入功和水冷器换热量随冷却水温升高而增大。提高充气压力,发现冷却水温度变化对制冷性能的影响几乎不变。     

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。     

6 W@90 K星载斯特林制冷机的热环境适应性

针对某空间任务要求,分析了热试验温度取值.基于1台6 W@90 K星载斯特林制冷机,开展了常压热循环和热真空试验研究,得到了制冷机在不同温区下的制冷性能参数.从6个方面对比分析了两个试验中性能参数的变化,最后得出:环境温度对6 w制冷机性能影响较大,从50 ℃到-20℃温区,制冷温度为90 K时,冷量增大约1.4 W,功耗减小约17 W;在50至-20℃温区内,制冷机未发生结构热变形失效.该6 W型制冷机在合理设计辅助散热(卫星总体热控调节)之后,可满足空间应用时-20℃-40 ℃温区热环境适应性;压缩机和膨胀机通过良导热体连接散热,可平衡温差,便于控温.     

斯特林制冷机中膜片弹簧的有限元分析

通过利用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件和实验测定，对长寿命斯特林制冷机柔性支承膜片膜弹力学特性做了分析。通过对其应力集中，固有频率，轴向和径向静态，动态刚度等方面的研究，对膜片弹簧的线型进行优化，以适应制冷机航天工作的需要。     

斯特林制冷机的数值模拟与实验验证

以微分置式制冷机为研究对象,采用节点分析法,数值模拟了制冷机内部的交变流动和换热过程,得出其内部压力,温度,流速等参数的动态变化规律,计算结果与实验结果进行了比较,压力参数,示功图均能较好地吻合。程序采用模块化结构,具有一定的通用性,该程序为微型斯特林制冷机的工程化应用研究提供了合理的设计依据。     

气动型斯特林制冷机气动腔气体热力迟滞行为特性的理论分析

近年来，气体驱动斯特林制冷机在此重量、可靠性，振动和噪声等方面得到提高，在红外技术和超导电子学等领域具有诱人的应用前景，其研究工作一直是低温领域的一个热点，首先简要描述了气动型斯特林制冷机气动腔内气体热力迟滞行为特性，其次主要理论推导该部分气体热力迟滞行为特性造成的损失，并且给出了一个计算机仿真结果说明该项损失对制冷机性能的影响。本文对更为逼真地仿真微型气动斯特林制冷机的热动力特性行为提供了有力支撑。     

百赫兹气动斯特林制冷机设计与初步实验研究

基于制冷机专业设计软件SAGE,给出了百赫兹气动斯特林制冷机冷指的设计,讨论了各参数对制冷性能的影响;通过一台商用压缩机对该冷指进行了初步实验验证,当制冷机运行频率为105 Hz,充气压力为2.50 MPa时,可获得77.1 K的最低无负荷制冷温度,在90.0 K有0.28 W的制冷量。     

斯特林制冷机在轨工作模式的模拟控制与测量

研制出一套模拟控制与测量装置,模拟斯特林制冷机在轨运行的工作模式,为其在空间应用提高可靠的试验数据。     

长寿命斯特林制冷机用板弹簧的疲劳加速试验装置设计

介绍了一台专门用于长寿命斯特林制冷机板弹簧的疲劳寿命试验的疲劳加速试验装置的设计,其中包括疲劳加速实验理论依据,装置的设计方案考虑,装置组成及主要技术指标。     

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     

大冷量单级G-M型制冷机的研制

对50 W/30 K单级G-M制冷机实验室研制工作进行了总结,给出了理论分析、结构设计以及实验结果.在常规形式狭缝式换热器的样机的基础上进行实验,得到17 K的最低温度,在30K的情况下获得了27 W的制冷量.     

斯特林制冷机回热器热损研究

讨论了回热器的各种损失对斯特林制冷机的影响,对斯特林制冷机回热器的结构和丝网填料进行了分析,并模拟分析各种损失的影响.研究表明,回热器的结构、丝网填料对制冷机的性能有重大影响.     

空间用斯特林制冷机结构的发展

斯特林制冷具有工作范围宽、启动快、效率高、操作简便等诸多特点,是我国目前急需突破的空间制冷技术。随着影响制冷机性能的各种因素逐步得到解决,制冷机寿命及可靠性大大提高,现在正向空间工程应用转化。主要介绍了空间斯特林制冷机结构的发展情况,将对制冷机的设计优化,进一步提高制冷机工作寿命和可靠性提供有益参考。     

大功率斯特林制冷机的整机数值模拟

应用低温制冷机整机模拟软件(SAGE)对一台"3LY—0.8/194"型斯特林制冷机开展了数值模拟研究,得到质量流率、工质压力以及声功、焓流等参数的变化规律,揭示了制冷过程中内部能量流的耦合作用关系。此外,基于回热器内工质的温度分布分析,发现该制冷机的部分回热器未得到有效利用,从而为即将开展的改进实验研究提供了思路。模拟结果显示该制冷机可以达到37.5 K最低制冷温度,在77.35 K能够提供1 044 W制冷量,输入PV功为9 416 W,相对卡诺循环效率达到30.2%。     

宇航级气体轴承斯特林制冷机研发

通过Sage建立-80℃温区气体轴承斯特林制冷机热力学模型,成功开发了宇航级气体轴承斯特林制冷机并进行试验测试。环境温度23℃,供液温度30.5℃时(流量70 L/h),方波驱动输入功率为279.6 W,制冷量为68.5 W@-87℃;正弦波驱动输入功率179.5 W,制冷量为43.96 W@-87℃;正弦波驱动输入功率99.1 W,制冷量为22.5 W@-87℃。制冷机组件最大稳态噪声为45.4 dBA,满足舱内稳态噪声不超过50 dBA的要求。通过了宇航级力学和热环境适应性并开展了可靠性及寿命试验,采用线性外推法计算得出寿命在172 800 h以上,满足空间站的可靠性及寿命(6.67年)的要求。2022年7月24日随问天实验舱成功发射进入空间站,实现了中国气体轴承制冷机首次在轨验证,填补空白。目前制冷机正常开机运行,已在轨累计运行2 730 h,已经冷冻了包括植物样品、细胞样品及相变单元等15批样品,样品随神舟14号飞船下行。     

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。     

斯特林制冷机真空环境热模拟试验研究

为了验证空间斯特林制冷与辐射制冷、实现复合制冷系统的可行性,获取斯特林制冷机在真空条件下的散热情况,进行了斯特林制冷机空间真空环境热模拟试验。试验结果表明,真空条件下斯特林制冷机的散热是影响制冷机性能的重要因素。     

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。     

采用斯特林制冷机的小型液化天然气流程

介绍了采用斯特林制冷机的小型LNG流程,并以LNG生产能力为500L/h的该循环为例进行了设计计算,阐述了将菲利浦斯液氮机用于LNG流程的可行性,最后与相同条件下的氮膨胀机循环进行了比较。