脉管制冷机波纹连管内交变流动及声功传输特性

压缩机出口连管作为声功传输部件,其声功损失直接影响脉管制冷机性能。柔性波纹管相比于传统刚性光滑管在应用中可以调整压缩机和冷指相对位置。为研究柔性波纹管对制冷机的影响,采用模拟仿真分析了刚性光滑管和柔性波纹管连管的流动特性,并通过实验验证了两种类型连管对整机性能的影响。模拟结果表明:与刚性光滑管相比,波纹管波纹处出现混合流,产生更多阻力损失;相同入口参数下,出口质量流与压力波幅值更低,声功损失更多。实验结果显示:相同制冷能力时,波纹管所需输入功更多,当制冷温度为37.5 K,制冷量为0.5 W时,波纹管和光滑管输入功分别为119 W和112 W;制冷量为3.0 W时,波纹管和光滑管输入功分别为279 W和259 W。

液氢温区热耦合斯特林/脉管小型化复合制冷机性能提升及参数优化研究

脉管制冷机冷端温度低至液氢温区时,往往需要采用两级结构,其中预冷级是影响整机效率的关键之一。本文针对15 K两级脉管制冷机应用需求,选用单级气动斯特林制冷机为第二级脉管制冷机提供预冷,通过模拟仿真研究了气动斯特林制冷机机械刚度和推移杆直径的影响,提高80 K单级斯特林制冷机的设计比卡诺效率(计算制冷量/PV功)至37.4%。实验验证了单级斯特林制冷机的预冷能力,斯特林/脉管热耦合两级制冷机在15 K可获得制冷量1.12 W,各级总输入电功为357 W,相对于单级脉管制冷机预冷时消耗电功减少30 W,整机比卡诺效率提升至5.96%。对预冷温度开展实验研究,验证了第二级脉管所需最佳预冷温度,冷端在15 K获得0.6 W时的预冷温度实验最优值在90 K附近。