20K以下温区单级脉管制冷机直流控制实验研究

开展了 2 0K以下温区单级脉管制冷机的实验研究 ,考察了直流流动对制冷机性能的影响 ,估算了不同制冷温度下制冷机循环的需气量 ,在对直流进行控制的情况下 ,采用 2kW (RW2 )和 4kW (CP4 )压缩机分别获得了 1 8 7K和1 4 7K的最低制冷温度 ,对应的在 30K的制冷量分别为 1 0W和 2 9 5W。

混合工质脉管制冷的热力学性能预测

提出了用于预测混合工质脉管制冷热力学性能的改进型Brayton制冷循环 ,建立了制冷系统制冷量和制冷系数COP的理论表达式。在对多种低温流体的预测计算的基础上 ,提出了具有应用潜力的混合工质对。计算结果表明 ,如果用10 %氮与 90 %氦的混合工质对代替纯氦 ,脉管制冷机在 80K温度下的制冷系数和制冷量分别可以提高 9 5%和 6 7%。此外还讨论了其它可能用于 80K温区脉管制冷的混合工质对 ,如氢 氦、氩 氦、氖 氦混合物等。

1.27K^3He二级脉管制冷机性能研究

在一台具有独立气体回路的液氦温区G M型二级脉管制冷机上 ,采用3He为第二级制冷工质 ,获得了 1 2 7K的最低无负荷制冷温度。研究表明 ,以3He为第二级工质 ,该系统在 2K ,3K和 4 2K ,分别可以提供 4 2mW ,2 0 5 5mW和 5 18 3mW的制冷量 ,第一级和第二级压缩机相应的输入功率分别为 4 3kW (LeyboldCP4 0 0 0氦压缩机 )和 1 3kW (LeyboldRW 2氦压缩机 )。与两级均采用4 He工质的情况相比 ,在相同的条件下 (相同的压缩机耗功 :4 3kW + 1 3kW ) ,第二级采用3He为工质 ,使得该二级脉管制冷机在 4 2K的制冷量提高了 4 0 5 %。

液氦温区脉管制冷机的频率特性

着重研究了操作频率对液氦温区脉管制冷机性能的影响 ,在实验和分析的基础上 ,明确了制冷温度、制冷量、制冷效率与工作频率之间的关系 ,并与 4KG M制冷机的情况进行比较 ,得出了一些有益的结论。通过频率优化 ,脉管制冷性能得以较大提高。在初步试验中 ,分别在 1 2Hz和 1 1Hz获得了 3 0W @70K ,50 0mW @4 2K以及 2 0W @65K ,590mW @4 2K的制冷量。同时还给出了脉管制冷温度稳定性的测试结果。试验结果表明 ,研制的脉管制冷机温度波动均小于同类商品型 4KGM制冷机及脉管制冷机。

脉管制冷氮液化器性能实验研究

为了满足许多应用场合对少量低温液体的使用要求 ,将一台高性能的单级G M型脉管制冷机改造为一小型氮液化器 ,在不同工作模式下对液化系统的液化速率、降温和复温特性等进行了实验研究 ,给出了有意义的结果。

氦氮二元混合工质脉管制冷特性实验

进行了氦氮二元混合工质在单级脉管制冷机中的实验研究。实验结果表明 ,氮组分在 3%～ 2 5 %范围内的氦氮混合工质都可以提高脉管制冷机的制冷性能 ,实验中观察到了氦氮混合工质在制冷过程中存在气 液相变和液 固相变温度 ,并得到氮组分在其三相点附近的温度平台。

具有独立气路的液氦温区G-M型二级脉管制冷机性能研究

研究了一台具有独立气体回路的液氦温区G -M型二级脉管制冷机的制冷性能。目前的实验装置由两套独立的单级双向进气型脉管系统构成 ,第一级冷头对第二级进气的预冷通过安装在第二级回热器中部的换热器与一级冷头之间的热联接来实现。研究表明 ,该制冷机采用4 He为工质 ,分别以LeyboldCP4 0 0 0和RW 2氦压缩机来驱动第一级和第二级 ,可以获得 2 18K的最低无负荷制冷温度 ,4 2K提供的最大制冷量为 5 95mW。

4.2K温区1瓦级脉管制冷机的实验研究

小型回热式低温制冷机中的冷端换热器在制冷量高效传输过程中起着至关重要的作用,而这一作用往往被忽视。研究发现,通过脉管冷端换热器的结构改进,液氦温区脉管制冷机在4.2 K温区的制冷量可以得到显著提高。实验结果表明,在压缩机输入功率分别为4.8 kW和6.0 kW的条件下,双向进气型二级脉管制冷机在4.2 K获得了760 mW和900 mW的制冷量,相应的制冷系数(COP)为1.58×10-4和1.50×10-4。该脉管制冷机在4.2 K获得的最大制冷量达960 mW。

红外系统应用的高频同轴脉冲管制冷机惯性管调相实验分析

直线压缩机SL400用于高频同轴脉冲管制冷机PT08的研制,优化的工作频率为40Hz,在气库与脉冲管间连接不同长度不同管径的惯性管作为调节脉冲管冷端处压力波与流速波合适相位的调节机构。不同排气量及额定输入功率的直线压缩机SL150驱动该制冷机,不同内径及长度的惯性管用于PT08脉冲管制冷机SL150压缩机的匹配调试,给出了不同的工作频率下制冷机的最低制冷温度及压缩机的效率数值,调节压缩机的工作频率,无双向进气,制冷机的最低制冷温度在59.1-65.1 K的范围。随着惯性管的管径变粗,长度变短,压缩机驱动制冷机的最佳制冷性能(最低制冷温度)的工况条件往高的驱动频率方向变化。在实用化简易化商业化应用考虑的条件下,为SL150压缩机驱动PT08 制冷机优化了较小直径较短长度的惯性管,该惯性管利于直接封装于气库的内部,使得气库可与同轴式脉冲管制冷机的冷指集成为一整体。

高频线性斯特林制冷机的性能测试和分析

线性压缩机 SL 4 0 0用于红外探测器及超导应用的高频同轴式脉管制冷机的研制。在不同的输入功率、不同的工作频率下 ,测试了 SL 4 0 0型压缩机驱动 SL 2 0 0型及 SL 10 0型斯特林制冷机冷指的制冷性能。输入功率在 10 W～ 10 0 W范围内调整 ,输入功率为 5 0 W时 ,在 4 0 Hz～ 6 0 Hz变化压缩机的工作频率 ,测试和计算制冷机的 COP系数及压缩机的效率。对制冷机冷指不同放置方向时的制冷性能作了测试 ;比较了散热片风冷及水冷情况下制冷机的性能 ;得出了 SL4 0 0型压缩机的工作特性。