基于力的多边形的分置式斯特林制冷机的动力分析

动力分析是斯特林制冷机动力设计与调试实践中的关键一环。本文利用力的多边形描述了分置式斯特林制冷机中压缩活塞和排出器振子的运动方程,并将分析结果与实验结果进行对比,分析和讨论了分置式斯特林制冷机中重要的运行参数(如工作频率、固有频率、弹簧刚度、冷头温度、压缩腔和膨胀腔的PV功等)之间的相互影响。     

基于应变片的自由活塞斯特林制冷机位移测试研究

压缩活塞与排出器的位移大小及相位差对自由活塞斯特林制冷机的制冷性能具有极其重要的影响。文中通过对目前各种位移测试方法优缺点分析,结合自由活塞式斯特林制冷机自身特点,提出了采用应变片响应涡旋柔性弹簧形变来测量活塞和排出器位移的新方法。通过分析、设计和标定,建立了一套基于应变片的自由活塞斯特林制冷机位移测量系统。实验测试结果表明,该位移测量系统是可靠的,具有体积小、投资省等优点,且不需要特别的安装空间。     

自由活塞斯特林发动机活塞位移测量

自由活塞斯特林发动机活塞往复振动位移对研究发动机特性具有重要意义,然而该类发动机活塞位于高压封闭腔体内且结构较为紧凑,其活塞往复振动位移难于直接进行测量。加速度传感器具有尺寸小、安装方便和工作稳定等特点,提出了采用加速度传感器测量活塞位移的方法。根据加速度传感器测量位移的原理,建立了一套加速度传感器测量自由活塞斯特林发动机活塞位移的标定试验系统,以位移传感器为基准测试并分析了不同活塞振幅和不同振动频率下加速度传感器测量位移的误差大小。实验结果表明,在活塞振幅小于8 mm,振动频率大于20 Hz条件下,加速度传感器测量位移的误差小于5%。因此加速度传感器可以用于测量自由活塞斯特林发动机的活塞往复运动位移。最后成功把加速度传感器测量的自由活塞斯特林发动机活塞振动位移用于发动机循环指示功的实验研究。     

长寿命斯特林制冷机膨胀机无摩擦运行技术

论述了长寿命斯特林制冷机膨胀机的结构,重点对排出器活塞与冷指气缸无接触运行控制方法进行论述.制冷机正在进行加速寿命跑和,运行很好.     

斯特林制冷机中压缩活塞振子与排出器振子相互影响的研究

从振动力学的角度来看 ,斯特林制冷机的工作实际上是压缩活塞振子与排出器振子两个振动系统的耦合与匹配 ,两振动系统的相互影响特性对提高整机性能具有非常重要的意义。文中首先给出了压缩活塞振子与排出器振子两个振动系统相互影响特性的理论分析 ,其次对二者相关影响特性的试验研究结果与模拟结果进行了对比分析和讨论     

高温超导用自由活塞斯特林制冷机理论研究

制冷机是制约高温超导器件的瓶颈.文中针对自由活塞式斯特林制冷机进行了理论研究,建立了自由活塞斯特林制冷机的热声模型,对充气压力、活塞的位移振幅、热端换热器温度和密封间隙进行了模拟.模拟结果显示,以最大制冷量为目标最佳充气压力为1.9MPa,增加活塞位移振幅、降低回热器热端温度以及减小密封间隙可提高制冷机的性能.     

大冷量长寿命斯特林制冷机压缩机研究

论述了大冷量长寿命斯特林制冷机直线压缩机的结构和原理,对电机磁路进行了优化设计,获得了22.5N/A的电机比推力。将此压缩机与冷指直径为20mm的膨胀机进行进行了匹配试验,获得6.5W/80K的制冷量。     

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。     

斯特林制冷机磨损和污染的特性分析

针对分置式斯特林制冷机存在的磨损和污染主要失效模式,论述了磨损特性的激振法测阻尼比试验方法和工质污染的分析方法和结果。磨损和污染的试验分析方法可用于斯特林制冷机研制时的失效模式控制。     

1.5W/80K斯特林制冷机试验研究

分置式斯特林制冷机由于存在气体力的作用而增加了设计的难度和质量的不一致性。文中主要是在试验的基础上,研究调试试验参数如充气压力、工作频率、弹簧刚度等对制冷机性能的影响,得出的一些结论对今后调试制冷机具有一定的指导意义。     

高频脉管制冷机的研究进展(下)

介绍了斯特林脉管制冷机(高频脉管制冷机)国内外最新研究现状以及发展趋势。分析了由于高频脉管制冷机的效率可以达到甚至超过斯特林制冷机,从而在空间领域、红外传感器件和高温超导器件的冷却领域获得广泛应用。指出了线性压缩机是高频脉管制冷机的重要部件之一,提高线性压缩机的性能及机械寿命是提高高频脉管制冷机性能和寿命的一条重要途径。     

0.1~20Hz低失真度激光活塞发声器的设计与实现

为实现次声频段传声器的准确校准,研制了低失真、低泄漏的激光活塞发声器。激光活塞发声器采用具有空气轴承和位移反馈控制的超低频振动台驱动的活塞-腔体组合获得低失真度的声压信号;采用气浮自对中技术的小间隙缸塞配合以及大体积的腔体设计,获得了低泄漏的活塞发声器。在0.1~20 Hz,声压波形总谐波失真低于0.8%,实现高达50 s的腔体泄漏时间常数,使其适用于更低频段的传声器校准。在0.1~20 Hz频率范围内,激光活塞发声器的测量不确定度不超过0.58 dB (k=2)。与耦合腔互易法、关联传声器法的比较结果表明,激光活塞发声器法获得的传声器灵敏度与其他方法之间具有很好的一致性。      

谐振电机耦合型双效斯特林燃气热泵系统研究

针对当前国家大力推行清洁能源技术和煤改气政策的供暖现状,本文探索了一种双效斯特林燃气热泵系统。全文基于热声学观点对系统进行了理论研究,并采用SAGE程序对其进行数值模拟和优化设计。计算表明,当加热、供热和冷端温度分别为923 K、333 K和273 K时,系统可获得的泵热量为7000 W,COPh为1.79,系统(火用)效率可达到45.67%;但谐振活塞位移对温度、压力以及谐振电机机械阻尼等参数变化具有敏感性,该特点将会严重制约系统的高效运行。为了降低系统的敏感性,本文采用谐振电机耦合斯特林发动机和斯特林热泵,通过对谐振电机电功输入和输出的调控来保持电机活塞工作状态的稳定。结果表明,谐振电机对于实现斯特林发动机和斯特林热泵的高效耦合以及降低系统敏感性具有可行性。     

无气动腔型气动分置式斯特林制冷机推移活塞位移研究

涉及的气动分置式斯特林制冷机没有气动腔,依靠蓄冷器两端的压差提供推移活塞运动推力,目前还没有人对这种气动膨胀机的位移进行过测试和研究。建立了数学模型对推移活塞进行受力分析,并给出其运动方程及其求解方法。最后,用实验测量数据对其进行验证。     

小型动磁直线电机驱动压缩机研究

建立了小型动磁直线电机压缩机运动理论模型,数值分析结论与实验结果验证了样机的磁路设计,获得了13.0N/A的电机比推力,电机理论效率为78%。压缩机与冷指为Φ10的气动膨胀机进行匹配试验。获得压缩机的最佳工作频率48—50Hz,电机效率71%,电机效率比理论值小7%。     

高频脉管制冷机的研究进展(上)

介绍了斯特林脉管制冷机(高频脉管制冷机)国内外最新研究现状以及发展趋势。分析了由于高频脉管制冷机的效率可以达到甚至超过斯特林制冷机,从而在空间领域、红外传感器件和高温超导器件的冷却领域获得广泛应用。指出了线性压缩机是高频脉管制冷机的重要部件之一,提高线性压缩机的性能及机械寿命是提高高频脉管制冷机性能和寿命的一条重要途径。     

HgCdTe256×256用制冷杜瓦集成组件的研制

介绍一种红外焦平面器件用制冷杜瓦组件,该组件用于封装256×256HgCdTe红外焦平面芯片,由直线马达驱动型斯特林制冷机冷却,制冷机与杜瓦的耦合采用IDCA方式;制冷机、杜瓦进行一体化优化设计,使得整个红外探测器组件能耗、重量大大降低,实现了红外探测器组件的小型化.     

低温制冷机用线性压缩机效率的理论及实验研究

为了提高低温制冷机整机效率,基于力的平衡及电压平衡方程理论,分析了线性压缩机电机效率及电功转化为活塞表面声功效率的影响因素;并对线性压缩机效率进行了实验测量;理论与实验吻合较好;电机效率、电功转化为声功效率测量值与理论值偏差分别在3%及7%以内.最后对冷指确定时线性压缩机的优化设计方法进行了总结.     

斯特林制冷机测试系统设计

介绍了一种斯特林制冷机测试系统的设计。该测试系统可检测制冷机系统各参数,包括斯特林制冷机驱动控制器输入电压、电流,制冷机冷头温度、输出电压、电流、频率等,对制冷机系统的工作状态进行分析和判断,并将所测试的结果以数字和图表方式实时显示。当制冷机系统出现故障时及时判断并显示故障类别,同时可以通过触摸显示屏设置制冷机系统各工作参数。     

分置式斯特林制冷机力学环境分析

本文针对某型分置式斯特林制冷机,通过力学有限元分析,在随机振动和正弦振动的力学环境试验条件下寻找制冷机最大应力集中处,分析分置式制冷机在相关设计中存在的不足,以及可能导致制冷机失效的主要因素,进而提出优化制冷机的设计方法和预防措施。结果表明,通过增大分置管直径,可减少分置式斯特林制冷机最大集中应力,提高制冷机在实际使用的可靠性。