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.     

低温下Cu-Cu固体间界面热阻的激光光热法研究

以GM制冷机(20K/5W)作为冷源,用激光光热方法对低温下Cu-Cu固体接触界面热阻进行了测量。实验数据表明,在一定的压力(3.0 kPa)和温度范围(20~120 K)内,Cu-Cu接触界面热阻从2.445×10-2m2.K/W减小至3.022×10-3m2.K/W,同时,在一定的温度(80 K)和压力范围(3.0 kPa~0.32 MPa)内,界面热阻从5.547×10-3m2.K/W减小至2.876×10-4m2.K/W。从微尺度的角度对该变化规律进行了机理分析。     

液氦温区节流制冷机流程分析及实验验证（英文）

设计研制了采用两级GM预冷的小型节流制冷机,GM制冷机在两级将氦气分别预冷至91 K和14 K。开展了开式和闭式两种形式的实验,闭式中采用带有单项阀的压缩机为循环提供高压气源。实验给出了节流降温曲线并测量了制冷量,开式和闭式实验中最低无负载温度分别为3.4 K和4.27 K,4.5 K时制冷量分别为30 m W和5 m W。     

乙烷温区低温环路热管设计与实验

为了研究低温环路热管在乙烷温区的启动及运行特征,通过自行设计的样机进行了实验.实验表明,在0.7W的驱动功率下,低温环路热管可顺利实现降温启动;运行时,可传递12W的冷量,并且在9W时,传热热阻最小,为1.14 K/W.     

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。     

利用稳态法测量聚合物薄膜纵向热导系数

在一维稳态热传导模型的基础上,设计了一套用于测量聚合物薄膜纵向热导系数的实验装置,并利用Comsol软件对该测量装置进行数值模拟并优化设计。同时利用本文设计的实验装置,测量得到了不同温度下聚酰亚胺(PI)膜、聚四氟乙烯(PTFE)膜以及混合纤维素酯(MCE)膜的热导系数。在35℃~60℃的温度范围内热导系数测量值分别维持在0.21 W/(m.K),0.26 W/(m.K),0.13 W/(m.K)左右,标准不确定度在9.5%以下。测量结果与参考值相符,验证了实验装置的测试精度。     

斯特林型高频脉冲管制冷机的实验研究

介绍了一台单级U型高频脉冲管制冷机的实验装置和实验结果.制冷机冷端无负荷最低温度达到了38.31 K,此结果为目前国内单级斯特林型高频脉冲管制冷机所达到的最低温度.当输入电功率200 W时,在50 K有0.6 W制冷量;当输入电功率为250 W时,在80 K有4.25 W的制冷量.这为40 K以下深低温,大冷量的斯特林型脉冲管制冷机的研制做出了有益的探索.通过分析压缩机运行频率对制冷机的最低温度和制冷量的影响,得出了在液氮温区针对特定的制冷温度,压缩机存在的一个最佳工作频率.在此工作频率下,压缩机和脉冲管耦合后,制冷机能够获得较高的效率.     

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.     

微膨胀型低温热开关研究

低温热开关是空间制冷中多机并联的关键技术之一,主要用于耦合备用制冷机以减少非运转机上的寄生热载.在比较了各种空间用低温热开关的性能的基础上,详细介绍了中国科学院理化技术研究所研制的被动型热开关的设计及实验情况.其工作原理是根据不同材料的热胀冷缩性能不同进行的,结构总长度在20～40 mm之间,仅由3部分组成.设计了长寿命实验的自动测试实验台,并进行1 500次的开关循环实验,证明此装置的可靠性.实验结果表明,该热开关闭合热阻小于1.1 K/W,断开热阻大于1 400 K/W.     

液氮温区重力辅助深冷回路热管的实验研究

给出了液氮温区重力辅助深冷回路热管结构设计方案,建立了实验系统,对其启动特性和工作性能进行了实验研究.深冷回路热管以高纯氮作为工作液体,工作温区为90 K～126 K.实验结果表明,深冷回路热管能在重力作用下快速启动,在气体管线高于液体管线20 mm的情况下,最大可传送的功率为11W.     

1W／80K双活塞对置直线驱动斯特林制冷林的研究

介绍一种1W／80K双活塞对置直线驱动斯特林制冷机，它具有振动小，结构紧凑，噪音低，可靠性高等特点。该机在80K时制冷量为1．3W，降温时间小于3.5min（350J热负载）。     

氦离子辐照下钨纳米丝的自保护行为

采用低能量(200 eV)大流强的He⁺辐照多晶钨材料,辐照温度为1023 K和1373 K,辐照剂量为1.0×10²⁵~1.0×10²⁶ ions/m²。用称重、扫描电子显微镜、导电原子力显微镜等手段分析辐照后钨材料的质量损失、表面形貌和内表面缺陷分布,研究了刻蚀速率与表面形貌的关系。结果表明,具有粗糙钨纳米丝表面的钨样品刻蚀速率只有平滑表面的30%。其原因是,在大流强He⁺辐照下钨表面纳米丝的形成阻碍钨原子的溅射。这也意味着,钨纳米丝表面的形成可作为钨材料的自保护结构层,抑制ITER相关辐照下的强刻蚀。     

Thermal conductivity of thick anodic oxide coatings on aluminum

Thermal conductivity data for thick anodized aluminum coatings prepared in sulfuric acid solutions are found using a transient heat-flow method. For the coatings investigated, thermal conductivities ranged from 0.5 to 1.0 W/m K, more than an order of magnitude lower than the thermal conductivity of bulk, polycrystalline aluminum oxide (about 30 W/m K), which is frequently used to estimate the thermal conductivity of these coatings.     

单级G-M型同轴脉冲管制冷机实验

介绍了单级G-M型同轴脉冲管制冷机,双向进气方式采用两个方向相反的阀门并行布置.在压缩机输入功率为6 kW的条件下,该制冷机获得了18.1 K的无负荷最低制冷温度,这是目前单级G-M型同轴脉冲管制冷机所能达到的最低无负荷制冷温度,30 K 时的制冷量为12 W.     

Single-stage high frequency coaxial pulse tube cryocooler with base temperature below 30 K

This paper introduces two single-stage high frequency coaxial pulse tube cryocoolers (PTCs) with base temperature below 30 K. One has reached the lowest temperature of 26.1 K with an electric power of 250 W, which is the reported lowest temperature for single-stage high frequency PTC without multi-bypass. Using nozzle for double-inlet instead of need valves, the second PTC has achieved the temperature of 28.6 K with an electric power of 235 W. The analysis result is coinciding with experiments in general. The paper shows the advantage of the cooperated phase adjustment method of inertance tube and double-inlet, they might be the best choice when low temperature PTC is required.     

BN表面沉积纳米Sn对BN/环氧树脂复合材料导热绝缘性能的影响

采用液相还原法,制备了BN表面沉积纳米Sn粒子(BN-Sn NPs)杂化材料,用于环氧树脂(EP)的导热绝缘填料。BN-Sn NPs表面纳米Sn的粒径和熔点分别为10~30 nm 和166.5~195.3℃。BN表面沉积纳米Sn后,粉体Zeta电位及压片的导热系数增加,EP滴在压片表面的接触角降低。在BN-Sn NPs/EP复合材料固化过程中,BN-Sn NPs表面纳米Sn熔融烧结,有利于填料相互桥联在一起,降低接触热阻,并改善界面性能,从而提高BN-Sn NPs/EP复合材料的导热系数。当填料体积含量为30vol%时,BN-Sn NPs/EP复合材料的导热系数达1.61 W(m·K)?1,比未改性BN/EP复合材料的导热系数(1.08 W(m·K)?1)提高了近50%。Monte Carlo法模拟表明,BN和BN-Sn NPs在EP基体中的接触热阻(R_c)分别为6.1×106 K·W?1和3.7×106 K·W?1。与未改性BN/EP复合材料相比,BN-Sn NPs/EP复合材料的介质损耗增加,介电强度及体积电阻率降低,但仍具有良好电绝缘性能。      

CFD modeling and experimental verification of a single-stage coaxial Stirling-type pulse tube cryocooler without either double-inlet or multi-bypass operating at 30–35 K using mixed stainless steel mesh regenerator matrices

This paper presents the CFD modeling and experimental verifications of a single-stage inertance tube coaxial Stirling-type pulse tube cryocooler operating at 30–35 K using mixed stainless steel mesh regenerator matrices without either double-inlet or multi-bypass. A two-dimensional axis-symmetric CFD model with the thermal non-equilibrium mode is developed to simulate the internal process, and the underlying mechanism of significantly reducing the regenerator losses with mixed matrices is discussed in detail based on the given six cases. The modeling also indicates that the combination of the given different mesh segments can be optimized to achieve the highest cooling efficiency or the largest exergy ratio, and then the verification experiments are conducted in which the satisfactory agreements between simulated and tested results are observed. The experiments achieve a no-load temperature of 27.2 K and the cooling power of 0.78 W at 35 K, or 0.29 W at 30 K, with an input electric power of 220 W and a reject temperature of 300 K.     

冷却高温超导磁体的大冷量单级G-M制冷机

随着高温超导磁体在电工技术方面日益广泛的应用，如高温超导限流器、高温超导变压器、高温超导储能系统等。对工作在30K～40K、并可提供50W～100W制冷量的低温制冷机提出了需求。常规的单、双级G-M制冷机产品不能满足高温超导磁体的冷却要求，本文初步得到了提高单级G-M制冷机性能、增大40K温度以下制冷量的方法，并在一台常规单级G-M制冷机上验证，获得了30W/40K制冷量的好结果，指明了研制这种大冷量G-M制冷机的方向，为成功研制冷却高温超导磁体的大冷量单级G-M制冷机走出了第一步。