线型压缩机驱动的微型同轴脉冲管制冷机长寿命试验研究

介绍了一种用于测试线形压缩机驱动的微型同轴脉冲管制冷机系统可靠性的试验系统 ,此试验台的建立将用来获得目前国内的同类系统的可靠性数据 。

采用喷嘴结构的高效微型同轴脉冲管制冷机

首次介绍了一种采用对称喷嘴结构调相装置代替脉冲管和气库之间的阻力元件（小孔、毛细管或调节阀）的同轴脉冲管制冷机。理论分析和初步的实验研究表明，通过合理的喷嘴曲线设计，在相同功耗下，可进一步降低制冷温度，提高脉冲管制冷机的性能。

空间用微型同轴脉冲管制冷机数值分析

利用数值模拟方法分析了空间用微型同轴脉冲管制冷机内部气流交变流动和换热过程。给出了小孔型、双向进气型和多路旁通型脉冲管制冷机内部气流动态参数的瞬态变化，并分析了各动态参数变化对制冷机整机性能的影响。同时也给出了最佳小孔、双向进气和多路旁通开度下脉冲管制冷机的整机计算结果。

一种适用于空间红外传感器的低温冷源———紧凑式微型同轴脉冲管制冷机

由于低温端没有运动活塞，脉冲管制冷机近年来得到迅速发展。它结构简单，可靠性和工作寿命高，特别是冷头振动和被冷却元件的抗电磁干扰大大减少，具有不可替代的优越性，是空间微型低温制冷技术的一个重大进步。文中简述脉冲管制冷机用于空间红外传感器需要解决的问题。

高频微型同轴非金属脉冲管制冷机几何尺寸优化的实验研究

寻找出能使制冷机达到最佳制冷性能的部件几何尺寸匹配规律,是脉冲管制冷机研制过程中的一个重要任务。以设计的高频微型同轴非金属脉冲管制冷机为例,在设定部分固定参数的条件下,通过实验得出了脉冲管和蓄冷器各自的最佳长径比,最佳的脉冲管与蓄冷器的空体积之比,所得实验结果可以作为该类型脉冲管制冷机的初设计依据。

超高频同轴型脉冲管制冷机研究

超高频脉冲管制冷机体积小、重量轻,在空间应用中备受关注,近几年来成为该领域的一个前沿发展方向。由于直线型脉冲管制冷机结构简单、方便调试,在模拟计算的基础上加工直线型试验样机,根据直线型试验样机的优化结果设计加工同等尺度的同轴型原理样机,其冷指外径仅有9 mm,长度40 mm,质量为250 g。同轴型样机经过压缩机的匹配和双向进气结构的优化,采用谐振频率为50 Hz高频压缩机工作在90 Hz驱动,80 W电功率输入下可获得46.4 K无负荷最低温度,在80 K可获得2.1 W制冷量。由于冷指尺寸小、运行频率高,冷头降温速度快,2 min即可从室温降至工作温区80 K,且冷头温度不受重力影响。

高频微型脉冲管制冷机的设计计算方法研究

通过对高频微型脉冲管制冷机的几何结构以及运行参数进行分析 ,介绍了一种理论计算与试验结合的脉冲管制冷机设计方法 ;由此设计了一微型脉冲管制冷机系统 ,并进行了试验 ,实验结果基本满足了设计要求。

30K单级高频同轴脉冲管制冷机

介绍了一套实用型单级高频同轴脉冲制冷机工作在深低温区的性能特性。输入功率为200 W时,冷头无负荷最低温度可达到29.35 K,输入功率为235 W时,冷头无负荷温度可稳定在28.55 K。这是目前国内无多路旁通的单级高频脉冲管制冷机获得的最低温度,国际上位于先进行列。200 W输入条件下,35.6 K可提供0.5W制冷量,为30～40 K温区相关的小冷量应用提供了一种简单有效的方法。

液氮温区25 W高频轻量化脉冲管制冷机调相实验研究

在轻量化的前提下实现大冷量制冷是脉冲管制冷技术发展的一个重要趋势。研制了一台整机质量仅5.7 kg的液氮温区同轴型高频脉冲管制冷机,介绍了其主要结构的设计参数与制冷性能。经惯性管调相优化,当热端温度为293 K、运行频率为74 Hz、输入功率为500 W时,制冷机可以在80 K温度下产生25 W制冷量。通过实验研究了压缩机效率、冷指的相对卡诺效率、冷指入口处质量流与压力波的相位差等随惯性管尺寸及频率的变化关系。分析表明,当压缩机最优工作频率与冷指最优工作频率接近时,整机效率最高,此时冷指入口处质量流领先压力波相位角30°。

高频微型非金属脉冲管制冷机轴向导热损失的计算分析

针对所开发的高频微型同轴非金属脉冲管制冷机进行了轴向导热损失的计算与分析,并与相同几何尺寸的金属脉冲管制冷机进行了比较。仅从降低轴向导热损失的角度讲,使用低导热率的非金属材料制作制冷机部件对制冷性能有较大的积极作用。对于2台实验样机而言,通过蓄冷器和脉冲管内的气体的轴向导热损失已经超出通过各自管壁的轴向导热而成为最大的导热损失项,但通过蓄冷填料的轴向导热损失却成为三项损失中一个可以忽略的小量,这是非金属脉冲管制冷机区别于相同几何尺寸的常规金属脉冲管制冷机的显著特点。

微型同轴脉管制冷机系统运行参数的优化及氢氦混合工质应用的试验研究

进行了微型同轴脉管制冷机系统运行参数的优化及氢氦混合工质应用的试验研究。系统运行参数的优化试验结果表明,不同的氢氦配比下,微型同轴脉管制冷机系统的最佳运转频率为15.5～17.2 Hz。随着系统平均压力的提高,最低制冷温度也随之下降,但变化幅度越来越小。气库小孔阀和双向进气阀均存在最佳开度,在试验系统中气库小孔阀最佳开度为70°,双向进气阀最佳开度为30°。同时,氢氦混合工质的试验结果表明,在其他运行参数不变的情况下,随着氢气摩尔分数的减少,系统最低制冷温度逐渐降低,当氢气摩尔分数小于20%时,系统最低制冷温度接近纯氦水平。在100～120 K温区,氢氦混合工质能提高系统的制冷量,当氢气摩尔分数为20%时, 系统制冷量比纯氦时提高了13.5%～16.5%。

单级G-M型同轴脉冲管制冷机实验

介绍了单级G-M型同轴脉冲管制冷机,双向进气方式采用两个方向相反的阀门并行布置。在压缩机输入功率为6 kW的条件下,该制冷机获得了18.1 K的无负荷最低制冷温度,这是目前单级G-M型同轴脉冲管制冷机所能达到的最低无负荷制冷温度,30 K时的制冷量为12 W。

热端温度对高频微型非金属脉冲管制冷机性能影响的实验研究*

热端温度对小制冷量的微型脉冲管制冷机的性能有着较为显著的影响。本文针对所设计的两台高频微型同轴非金属脉冲管制冷机,实验研究了制冷机冷端无负荷最低温度和轴向导热损失随热端温度的变化规律。实验对其影响幅度进行了量化分析,并发现通过降低热端温度的方法可以对样机制冷机性能起到很好的促进作用。

高频微型脉冲管制冷机的数值研究

利用数值方法模拟了高频微型同轴脉冲管制冷机内部气流交变流动和换热过程。给出了小孔型，双向进气型和多路旁通型脉冲管制冷机内部气流动态参数的瞬态变化。分析了各动态参数变化对制冷机整机性能的影响。

10W/80K高频同轴脉冲管制冷机的实验性能

介绍了一款大冷量高频单级同轴脉冲管制冷机的基本结构、数值模拟和实验性能。其线性压缩机采用Redlich动磁式直线电机驱动,压缩活塞对置布置,使用板弹簧支撑和间隙密封技术,80 K温区工作时的电机效率在83%以上。膨胀机的蓄冷器和脉冲管为同轴型布置,这种结构使冷头与器件之间的耦合非常方便。使用数值软件对制冷机整机和调相部件进行数值模拟,并对模拟结果进行实验验证。对制冷机的运行频率和制冷性能进行实验研究,制冷机在210.3 W输入电功时能获得10 W/80 K的制冷性能,比卡诺效率为12.66%,运行频率为62 Hz,整机重量小于5.5 kg。

1.6kg小型同轴脉冲管制冷机实验研究

小型脉冲管制冷机在空间以及军事领域有广泛的应用前景,通过提高制冷机的工作频率可减小制冷机的体积与质量。研制了1台重1.6 kg的脉冲管制冷机并进行了实验优化。采用实验室研制的小型直线压缩机驱动,惯性管气库、双向进气作为调相机构,在输入电功45 W,冷端温度80 K时可获得2.12 W的制冷量,相对卡诺效率13.0%。由于运行频率高,冷指尺寸小,冷指降温时间短,2 min降温到80 K,并且冷头温度受重力影响较小。

冷指尺寸对超高频微型脉冲管制冷机性能的影响分析

冷指是脉冲管制冷机的重要部件,其尺寸大小决定压缩机乃至制冷机整机的尺寸,其内部的功热转换效率和损失等会对制冷机的性能产生显著的影响。为满足脉冲管制冷机微型化的需求,必须提高制冷机频率、减小冷指尺寸,而冷指尺寸的缩小又会影响制冷机的性能。为了掌握冷指尺寸对制冷机性能的影响规律,利用SAGE软件对运行频率为130 Hz,直径为8~9 mm的微型同轴脉冲管冷指进行理论建模与数值计算,得到了超高频脉冲管制冷机性能随冷指尺寸的变化规律。在计算工况范围内,蓄冷器直径9 mm、长度40 mm、脉冲管直径4.3 mm的超高频微型脉冲管制冷机性能最优,且能够在20 W输入电功率条件下,提供0.64 W@80 K的制冷量。

微型同轴脉管制冷机最低制冷温度影响因素的实验研究

本文对微型同轴脉管制冷机最低制冷温度的影响因素进行了实验研究。试验结果表明:在其他运行参数不变的情况下,随着氢浓度的逐渐减少,最低制冷温度也逐渐降低,当氢的摩尔浓度小于20％时,其最低制冷温度和纯氦相差不大。不同的氢氦配比下,该脉管制冷机的最佳运转频率为16.7 Hz。随着系统平均压力的提高,最低制冷温度也随之下降,但变化幅度越来越小。

微型脉冲管制冷机调相部件的数值模拟和实验研究

由于脉冲管制冷机冷端没有运动部件,具有可靠性高、寿命长、振动小等优点,非常适合应用于空间领域。本文介绍了一款微型脉冲管制冷机的基本结构、数值模拟和实验性能,其线性压缩机采用动磁式结构,板弹簧支撑和间隙密封技术,膨胀机的蓄冷器和脉冲管为同轴型布置,这种结构使冷头与器件之间的耦合非常方便。使用SAGE软件对脉冲管制冷机的调相机构进行数值模拟,并对模拟结果进行实验验证。

一种新型冷头结构的微型同轴脉管制冷机的实验研究

许多现代电子器件的正常运行都需要一种紧凑型、高可靠性,低耗能的微型机械制冷机进行低温冷却。针对这种需求,文中提出了一种新型整体式冷头结构,该冷头结构大大增强了工作气体与冷头换热器的换热能力。详细描述了一种由7.0 cc扫气容积对置式双活塞线性压缩机驱动的具有这种新型冷头结构的微型同轴脉管制冷机的性能实验研究。