无油有阀线性压缩机性能测试及优化研究

为探究恩布拉科(Embraco)无油线性压缩机WMD7H驱动液氦温区JT制冷机可行性,对该压缩机进行了性能测试。介绍了恩布拉科压缩机运行机理,搭建了压缩机测试系统。以氦气为工质,在低压压力保持在约0.1 MPa条件下,该压缩机稳定运行时最高压比可达10,对应质量流量为7.5 mg/s,此时效率为21.3%;当压比为5、流量为13.5 mg/s时,最高可获得39.4%的效率。

空间用4 K温区预冷型JT制冷机研究进展及关键技术分析

综述了空间用4 K温区预冷型JT制冷机方案及其相关的空间项目,研究表明该类型制冷机一般由斯特林或斯特林型脉管制冷机和JT制冷机组成,前者为后者提供预冷,后者通过节流效应降温获得4 K温区的制冷量。总结了制冷机的性能参数和系统结构,对比分析了该类型制冷机与GM/JT制冷机间存在的性能差距和关键技术差别,阐明了预冷温度和压力等参数对制冷机效率的影响,指出了当前该类型制冷机的改进空间和方案。

无油浮动涡旋压缩机驱动液氦温区JT制冷机实验研究

为验证无油浮动涡旋压缩机驱动液氦温区JT制冷机的可行性,搭建了闭式液氦温区JT制冷机实验平台,开展了降温实验,实现了液氦温区制冷。通过调节压缩机背压,在压比为9.57时优化得到浮动涡旋压缩机的效率为8.65%,此时制冷机可在4.4 K提供24.0 mW制冷量。

液氢温区直接节流制冷新流程热力学分析

低温制冷机是液氢长期在轨零蒸发贮存的关键技术之一。节流制冷机无低温运动部件,具备系统简单和可连续制冷等优点。本文提出了液氢温区直接节流制冷新流程,拟采用回热式制冷机或者液氢储罐排气冷量为其提供32K以下的预冷量,有潜力实现快速降温和高效制冷。采用热力学方法对于给定液氢温区10W的制冷量要求,以等温压缩功为优化目标对该制冷机进行优化。分析得到了优化等温压缩功及其对应的优化高压压力和预冷量与预冷温度之间的变化关系。结果表明:当预冷温度低于32K时,直接节流制冷机在优化工况下运行时与典型节流制冷机性能接近,但其结构得到简化,稳定性高且制冷机降温初期无需旁通。

氢低温套管式换热器模拟及实验验证

建立了考虑外管壁轴向导热与辐射漏热的套管式换热器数值模型,对搭建的预冷型液氢温区JT制冷机中套管式换热器出口温度进行模拟,结果表明:考虑外管壁的模型与实验结果更加吻合。利用该模型计算不同压比与流量情况下换热效率变化,流量由10 mg/s升高至30 mg/s,效率降低2.70%;压比由6升高至10,效率升高0.25%。

三波段辐射测温的存储二分法求解原理

引入线性发射率模型,基于辐射测温方程组推导了三波段辐射测温方法的等温面方程,该方程是测量信号矢量与测量信号系数矢量的点积。根据测量信号系数矢量是温度的单值函数这一特征,结合二分法求解非线性方程的优点,提出了三通道辐射测温方法的存储二分法求解原理,并进行了C++程序实现。基于C++程序研究了特定测量信号矢量条件下的等温面方程曲线,结果表明在较大的温度求解区间内该曲线具有单调特征,随着V3的增加该曲线尾部逐渐上翘由负变正。误差及时间复杂性分析结果表明二分数为Num时最大误差为(T_(max)-T_(min))/2^(num+1),求解过程包括3Num+1次乘法和2Num+1次加法,没有除法和指数对数运算,极大地提高了温度求解速度。

液氢温区直接节流JT制冷机降温实验

空间用大冷量低温制冷机是实现液氢长期在轨零蒸发贮存的关键技术之一。预冷型液氢温区直接节流JT制冷机无低温运动部件,结构简单,降温过程无需旁通,具备实现空间大冷量制冷的潜力,可单独实现冷量远距离传输。采用直接节流流程方案搭建了用GM制冷机预冷的液氢温区直接节流JT制冷机开式系统实验测试平台,阐述了制冷过程,分析了降温过程存在的问题,在20.8 K测得了10.19 W制冷量。

液氦温区预冷型JT制冷机闭式循环实验研究

针对目前空间探测任务对高效可靠的液氦温区制冷技术的需求,介绍了自行研制的液氦温区JT制冷机测试系统及制冷机结构,采用带有进排气阀的单级线性压缩机驱动,由两级GM制冷机预冷,测试了JT制冷机在闭式循环条件下的制冷性能。结果表明,JT制冷机经5.5 h降温至液氦温区,无负荷制冷温度为4.4 K,在4.9 K获得87.98 mW的制冷量,驱动JT侧线性压缩机所耗电功41.6 W。并分析了制冷机闭式循环与开式实验中存在的差异,表明热负荷的改变会影响制冷机的运行状态。