斯特林制冷机间隙密封冷量损失实验研究

传统的斯特林制冷机回热器使用接触式滑动密封,存在磨损,限制斯特林制冷机的使用寿命。间隙密封的应用则可以在完成密封作用的同时消除接触磨损和因此而产生的污染。但由于间隙内气体的泄漏,引起了冷量损失,使制冷量减少。设计了一套模拟实验装置,通过实验验证了回热器与气缸壁间隙内气体泄漏率及泄漏引起的冷量损失理论分析的正确性。     

小型分置式斯特林制冷机理论冷量的计算方法

分置式斯特林制冷机由于连接管和室温腔等死容积的存在,其理论冷量的计算方法更是有别于整体式斯特林制冷机。文中着重以数值计算的思路计算了小型分置式斯特林制冷机的理论冷量,并通过实验测定。最后分析了主要工作参数诸如充气压力、工作频率等对分置式斯特林制冷机性能的影响。     

斯特林制冷机回热器密封间隙内泄漏率分析

斯特林制冷机回热器采用间隙密封,可以在完成密封作用的同时消除接触磨损和因此而产生的污染。但由于间隙内气体的泄漏,引起了冷量损失,使制冷量减少。文中建立了间隙密封式斯特林制冷机间隙泄漏率的数学物理模型,并获得了密封间隙的泄漏率的表达式。     

10W@80K分置式气体轴承斯特林制冷机研究

为了同时满足冷量、重量、振动、寿命以及环境适应性的需求,开展了分置式气体轴承斯特林制冷机的研发。以气体轴承线性压缩机为驱动源,设计了一款大冷量分置式气体轴承斯特林制冷机。优选了制冷机的设计参数,系统研究了制冷机的运行频率、充气压力、降温时间与制冷量的变化规律,进行了相关实验研究,压缩机输入240Wac,制冷机输出性能指标达到10.2W@80K,验证了制冷机设计的合理性。     

斯特林制冷机性能仿真计算

以等温模型为基础,对斯特林制冷机的性能进行了计算机仿真计算.通过编程计算分析了一些系统参数变化对理论制冷量、有效制冷量、冷量损失等的影响.得出当充气压力增大或回热器长度减小时,制冷量都随之增大,但制冷效率有一个最优值;当回热器直径变化时,有一个最优值使制冷量和制冷效率最大;当相位角变化时,制冷量有最大值的结论.为设计斯...     

气体轴承斯特林制冷机研究进展

气体轴承斯特林制冷机是相同制冷量下体积最小、重量最轻、效率最高和可靠性最高的制冷机。为了满足高温超导器件等电子器件对斯特林制冷机需求,开展了10W@77K气体轴承斯特林制冷机的性能和环境适应性研究。在此基础上,设计制作了-100~-20℃温区、5W@77K和15W@77K气体轴承斯特林制冷机样机并进行了测试。10W@77K制冷机在输入功率为166.1W时达到10.55W@77K(热端温度30℃),制冷系数达到6.35%,通过了高低温贮存、高低温冲击、高低温工作以及机械振动、机械冲击等环境适应性实验。-100~-20℃温区制冷机在150W输入功率下获得38W@-80℃的制冷量,制冷系数为25.3%。15W@77K制冷机在输入功率为260W时获得了15.6W@77K的制冷量(热端温度35℃),制冷系数为6%。5W@77K制冷机在输入功率为90W时获得了5.1W@77K的制冷量(热端温度35℃),制冷系数为5.67%。该系列气体轴承斯特林制冷机的良好性能和环境适应性使得其可广泛应用于超导接收前端、斯特林低温冰箱和小型液氮系统等场合。     

自由活塞型斯特林制冷机热力学参数的无量纲分析

自由活塞斯特林制冷机由于其结构紧凑、制冷效率高、可靠性好而不断受到重视。自由活塞斯特林制冷机的热力学参数对整机制冷性能具有决定性影响。基于等温模型,对自由活塞斯特林制冷机进行了无量纲分析,通过引入无量纲制冷量,详细研究了死容积比、扫气容积比、温度比、位移相位角对整机热力性能的影响。其研究结果为不同温区的自由活塞斯特林制冷机热力参数设计提供了参考意见。     

油润滑压缩机驱动的脉管型双活塞斯特林制冷机的实验研究

脉管型双活塞斯特林制冷机采用脉管(热缓冲管)将膨胀活塞从低温端移至常温端,提高了系统的可靠性.本文采用油润滑压缩机作为脉管型双活塞斯特林制冷机的驱动源,利用弹性膜传递声功并将制冷机侧的工作气体与压缩机侧被污染的气体隔开,解决了大功率无油润滑压缩机成本高且难以获得的问题.初步实验以氦气为工质在2.5 Mpa、15 Hz工况时,-80℃获得了200 W的制冷量,-9℃获得了400 W的制冷量.为低成本、高效率、-80℃温区的大制冷量制冷机提供了一个新的选择.     

自由活塞斯特林制冷机间隙密封技术研究

间隙密封作为自由活塞斯特林制冷机中的一项关键技术,可以在完成密封作用的同时消除接触磨损和因此而产生的污染,同时由于间隙内气体的泄漏,引起了冷量损失,使制冷量减少。文中建立了层流工况下间隙密封的数学模型,推导了密封间隙的泄漏率。针对自由活塞斯特林制冷机的结构,对三处不同位置的间隙密封分别进行分析,提出了不同位置的间隙密封设计要求。对于直线压缩机的间隙密封,压缩机间隙密封的泄漏会带来压力波损失并同时影响压缩机固有频率;为消除压缩活塞的偏置,要求周期泄漏量为零,对于膨胀机的间隙密封,除了泄漏损失还包括了穿梭损失和摩擦损失等。最后,考虑实际加工和装配工艺的局限性,对间隙密封的偏心影响进行了分析,并对自由活塞斯特林制冷机间隙密封的安装技术和检测手段提出了简单的建议。     

液氮温区大冷量自由活塞斯特林制冷机实验研究

自由活塞斯特林制冷机是一种结构紧凑、效率高、运动部件少、可靠性高的回热式制冷机。随着高温超导发展的需求,液氮温区大冷量自由活塞制冷机成为重要发展趋势之一。本文搭建了一台液氮温区大冷量自由活塞斯特林制冷机,初步实验获得60 K以下的无负荷制冷温度。在80 K获得了78 W的冷量,制冷机相对卡诺效率为18.8%。这是国内首台液氮温区大冷量(50 W)自由活塞斯特林制冷机。分析表明,通过对冷端换热器结构的改进,冷量及效率将进一步提升。