液氢温区两级同轴型脉管制冷机

液氢温区的低温制冷机在军事技术、红外探测、低温超导等应用领域具有广泛的应用前景。本文设计并且研制了一台两级气耦合斯特林型脉管制冷机,采用两级同轴结构,大大提高了系统的紧凑性。采用惯性管加气库作为调相机构,同时为了提高制冷性能,添加了双向进气调节。实验结果显示,系统的无负荷温度为13.4 K,在20 K可以提供1.1 W的制冷量,此时系统输入声功为390 W,输入电功575。同时对回热器填料以及系统运行参数频率和平均压力进行了实验研究。     

牛津型斯特林制冷机的失效分析方法

分析了牛津型斯特林制冷机的主要失效机理、参数表征及探测方法,提出了制冷机的失效分析方法和程序。该方法将用于80K/2W制冷机加速寿命试验后的失效分析,为确认其失效模式和机理提供依据。     

一款小型化大冷量旋转集成式斯特林制冷机的研制

本文详尽论述了小型化大冷量旋转集成式斯特林制冷机的主要设计内容,并以1. 5W/77K斯特林制冷机进行了试验验证,结果表明该款斯特林制冷机实现了预期设计目标,能较好地满足相关红外探测器组件的应用需求。     

40～80 K温区高频脉冲管制冷机的实验研究

随着高频脉冲管制冷机性能的不断改善,特别是在红外和超导应用方面已进入实用化阶段,需要对蓄冷器和压缩机作进一步研究,探索高频脉冲管制冷机的工作机理,优化制冷机的整机设计.本文介绍了一台斯特林型高频单级脉冲管制冷机,经过优化设计,最低制冷温度达到了33 K,在40 K有420 mW的制冷量,当输入电功率为200 W时,在80K有4.5 W的制冷量.文中针对压缩机效率在40～80 K温区随工作频率变化的曲线关系,指出了制冷机和压缩机的耦合问题是研究脉冲管制冷机的重点与难点.并分析了制冷机内部各种阻力损失和热损失随压缩机运行频率变化的原因.     

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。     

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。     

单级斯特林型脉管制冷机的能量流分析

斯特林型脉管制冷机结构紧凑、可靠性和效率高,具有广阔的应用前景.为了开展脉管制冷机的工作机理研究,本文进行热力学模拟计算,研制了一台单级斯特林型脉管制冷机.当输入300 W电功时,获得了35.1 K的无负荷温度,在77.0 K提供9.0 W的制冷量,达到了设计目标.结合本文实例,开展了脉管制冷机内部能量流分析,定量给出...     

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。     

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。     

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。     

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。     

分置式斯特林制冷机失效分析

斯特林制冷机是红外探测器组件中一个关键的组成部分。目前我国斯特林制冷机的性能指标与国外同类产品差距缩短 ,但可靠性问题一直没有很好解决。文中介绍了斯特林制冷机的原理、双活塞对动型分置式斯特林制冷机的结构特点及表征参数 ;通过对产品研制开发过程中成品率低的原因分析 ,揭示了主要失效机理 ,对改进工艺和设计起到了参考和指导作用。     

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。     

线性分置式斯特林制冷机批量生产过程中工艺参数的控制研究

文章通过对线性分置式斯特林制冷机批量生产过程中主要工艺参数的分析与控制研究,归结了影响线性分置式斯特林制冷机产品质量一致性和稳定性的一些重要因素,阐述了批生产过程中工艺参数控制的重要性.     

百赫兹气动斯特林制冷机高效蓄冷器设计与优化

本文介绍了一款百赫兹气动斯特林制冷机,该制冷机由线性压缩机和气动膨胀机组成。基于制冷机一维设计软件,对回热器长度、直径、填料,弹簧刚度,充气压力,频率等关键参数进行了优化设计,并开展了相关实验验证。整机重量800 g。最优频率110 Hz,在32 W输入电功下,80 K可提供1 W制冷量,可获得50 K的最低无负荷制冷温度,满足第三代红外光电探测器SWAP要求。     

改进型1.75W/80K分置式斯特林制冷机的研究

文章根据改进型1.75W/80K分置式斯特林制冷机的主要技术指标要求,叙述了该型制冷机结构设计特点、理论计算过程和试验验证结果,目前该型制冷机已完成产品研制,各项技术指标满足用户需求。     

充气压力对分置斯特林制冷机影响的实验研究

压力是分置式斯特林制冷机中重要的运行参数,是连接热力学平衡和动力学平衡的纽带,而充气压力则是影响压力波动的主要因素之一。文中主要是在实验的基础上,研究充气压力对制冷机的制冷性能和机械性能的影响规律,分析实验结果得出了一些有意义的结论,对调试制冷机运行有着重要的指导意义。     

旋转集成式斯特林制冷机动态环境适应性分析与验证

文中分析了旋转集成式斯特林制冷机在动态环境下存在的主要失效模式和机理,提出了提高动态环境适应性的相应改进措施,并在0.7W/80K制冷机上进行了试验验证,使该类型制冷机动态环境适应性很好地满足了制导组件的要求。文中的研究方法及实验结果对其它类型斯特林制冷机的动态环境适应性研究具有一定的参考意义。     

轻量化20K以下温区斯特林型脉管制冷机

本文介绍一台20 K以下温区斯特林型脉冲管制冷机的最新研制结果,制冷机采用压缩机与脉冲管耦合在一起的一体式结构,蓄冷器和脉冲管采用同轴布置形式,制冷机整机质量15.5 kg。实验发现分别以最低温度和最大制冷量为优化目标所对应的双向开度存在着略微的区别.在250 W的输入电功下,双向开度以最低温度为优化目标时,无负荷最低温度14.7 K,是目前单级结构斯特林型脉冲管制冷机最低温度的一个新纪录;当双向开度略微减小以后,无负荷最低温度上升到15.4 K,但在20 K的制冷量从365 mW提高至398 mW.     

低温VM制冷机实验研究进展

VM制冷机是一种结构紧凑的热驱动斯特林型制冷机,主要靠工作热源间的温差在系统内产生制冷所需压力波动。通过对系统内部往复运动的排出器设置合适的相位角,VM制冷机可以实现从高温热源和低温热源吸热,向中间热源放热。此外,VM制冷机还具有磨损和振动小、寿命长等优点。到目前为止,气耦合脉冲管型的两级VM制冷机已经能够获得2.49K的无负荷温度,在4.2K可提供36m W制冷量。在总结单级和多级低温VM制冷机的实验进展的基础之上,进一步探讨了低温VM制冷机的应用领域,为低温VM制冷机的发展及实际应用提供了参考。