Hampson型微型节流制冷器的研究进展

Hampson型微型节流制冷器被广泛的应用在红外探测器和电子元器件等的冷却上。通过分别阐述了Hampson型微型节流制冷器的稳态特性和瞬态特性的研究进展,指出各文献在研究汉普逊型节流制冷器时没有考虑到的一些影响因素:流体热物性随温度的变化、周围环境的热交换(漏热)、沿壁的轴向导热和流体的流动不均匀性,以及在对其进行研究时是否需要考虑这些因素。提出了Hampson型节流制冷器模型更加准确而应采取的一些措施。

微型节流制冷器启动时间的理论分析

为了减少红外用微型节流制冷器的启动时间,采用带有预冷级的节流制冷器。用预冷级对制冷级进行预冷,让制冷级在发生节流前的温度更低,从而使其发生节流制冷后能更快到达红外探测器的工作温度,缩短启动时间。通过分析单级节流制冷器和带有预冷级快速节流制冷器的工作原理,阐明了带有预冷级节流制冷器启动快的原因,实验结果表明,在采用相同的制冷工质时,采用带有预冷级的节流制冷器启动时间比单级快。在今后的工作中,制冷级和预冷级分别采用不同的制冷工质,将会取得更好的效果。

红外用微型节流制冷器温度采集系统

制冷温度是红外用微型节流制冷器最关键的参数之一。能否精确快速采集红外用微型节流制冷器的温度,对该制冷器的研制和生产起着至关重要的作用。介绍了一种使用美国NI公司的数据采集卡和LABview软件编制的温度数据采集系统。该系统可以同时对几个样本点进行精确的温度采集及保存,还可以将不同样本点与时间的关系用图表的形式直观的表现出来。

红外用微型节流制冷器耗气量实验研究

微型节流制冷器具有体积小、重量轻、可靠性高、启动速度快、冷端无运动部件等突出优势在红外导引头中广泛应用。不同类型节流制冷器的耗气量不一样,节流制冷器耗气量的大小决定了弹上气瓶的体积、重量、工作时间等。对微型制冷器的耗气量进行了实验研究,对比分析了4种节流制冷器在不同条件下的耗气量,为节流制冷器在不同场合下为工程应用提供了参考。

微型节流制冷器在低温医疗中的发展与应用

微型节流制冷器广泛用于冷却红外探测器,是一种比较成熟的技术。20世纪90年代,美国ENDOCARE公司利用微型节流制冷器技术发明第一代CRYOCARE(氩氦刀)系统。氩氦刀系统原理是利用焦耳-汤姆逊效应,在常温下高压氩气节流快速降温,高压氦气节流快速制热,高低温快速交替杀死癌变细胞。该技术在低温医疗中已快速推广应用,并在各种癌症治疗中取得了比较好的治疗效果。国内在微型节流制冷器技术上已开展了多年研究,积累了丰富的技术基础,但在低温医疗上的应用还处于起步阶段。文章提出低温医疗在未来有广阔的发展前景,倡议国内相关微型节流制冷器的研制单位将该技术应用于低温医疗。

微型节流制冷器MMR的分析与研究

提出了新型微型节流制冷器——MMR的设计方案,利用微型化准则对小尺寸下的换热器、节流毛细管进行了理论计算与分析,讨论了设计方案的可行性。提出了用闭合的螺旋细微槽道代替节流毛细管的方法,并介绍了激光焊接密封腔体的相关加工工艺。

微型节流制冷器降温时间的优化研究

本文介绍了一款高德红外快速制冷型的微型节流制冷器及对该制冷器从充气容积、杜瓦和翅片管换热器等方面的优化研究。使用优化的制冷器后,红外探测器焦平面的降温时间由18 s@100 K缩短至4.5 s@100 K,且校正后图像的非均匀性小于6 mV。

微型节流制冷器用翅片管换热器的数值模拟研究

微型节流制冷器因其快速冷却、结构简单紧凑而被广泛的应用在红外探测器、超导量子干涉器件、热像仪等器件的冷却。微型节流制冷器性能的好坏则取决于翅片管换热器内的流动特性与传热特性。通过数值模拟对翅片管换热器的热力学性能进行研究,数值模拟结果很好的揭示了翅片管换热器内的热力学特性。在此基础上,对微型节流制冷器进行了优化分析,结果表明了质量流量和换热器长度对换热器效率及制冷器理论制冷量的影响。

微型压缩机驱动的微型混合工质J-T制冷器实验研究

为研究微型混合工质节流制冷器的降温性能,搭建了微型压缩机驱动微型混合工质节流制冷器的制冷系统,并得到了初步实验研究结果。采用Aspen微型压缩机驱动微型J-T节流制冷器,应用混合制冷剂实现深度制冷。微型J-T节流制冷器采用微小通径的不锈钢毛细管制作,其通道特征尺寸为0.3mm。初步实验表明,微型J-T节流制冷器达到了180K温区。由于采用微型压缩机驱动,系统结构紧凑,可在便携生物储存设备、低温医疗以及电子器件冷却等领域应用。

自调式J－T致冷技术及YJ2型微型致冷器

自调式Ｊ－Ｔ致冷器在红外系统中得到广泛应用。本文介绍了自调式Ｊ－Ｔ致冷器的工作原理及特性，并介绍了ＹＪ２系列致冷器的环境试验要求及测量结果。

不同节距肋片管节流制冷器启动时间的研究

节流制冷器的启动属于非稳态过程,目前的仿真计算仍然存在较大的误差。通过建立不同节距肋片管节流制冷器的实验模型,验证对节流制冷器启动时间的影响。实验结果表明,肋片管换热器翅片节距的变化,对节流制冷器的启动时间影响较大,该影响不是线性关系存在拐点。在设计模型时,肋片管的最佳节距为0.2 mm,该研究对J-T制冷器的设计有指导意义。

肋片形式对Hampson型换热器流动换热特性影响

微型Hampson节流制冷机广泛应用于电子器件冷却,其换热器效率对制冷机的性能有着决定性作用。采用真实氩气物性参数,对Hampson型螺旋肋片管换热器进行了稳态三维数值模拟研究,研究了环形、螺旋形、锯齿螺旋形、扭曲锯齿螺旋形四种肋片形式的肋片管换热器的流动换热性能。结果表明:相较于螺旋形肋片,扭曲锯齿形肋片能显著提高近壁面工质流速并减小流动死区,使Eu数上升119.16%~121.14%,Nu上升38.98%~40.35%,综合强化换热效果最好。环形和锯齿形肋片会使壳程Eu分别上升-3.53%~-3.97%和94.82%~95.74%,同时会使Nu分别增大0.27%~0.80%和29.62%~30.97%,PEC准则数均大于1,综合效果有所提升。

氩气微槽道焦-汤效应制冷器实验研究

汉普逊型J-T效应制冷器结构不紧凑,其支撑芯轴占据较大空间,换热效率低。为提高其换热性能,将换热效率高的微槽道技术应用于J-T效应制冷器,设计出一种新型的多层微槽道J-T效应制冷器试件,并搭建实验台对其进行性能测试与分析。实验以进口温度7.5℃和10.5℃,进口压力4 MPa至8 MPa的氩气为冷源,对各测点的温度进行采集,并完成冷端温度的性能测试与分析。实验表明,在相同的进气温度下,随着进气压力增高,冷端温度降低,在进气温度为10.5℃、压力为8MPa时冷端温度最低可达-41.1℃。同时,在相同的进气压力下,冷端温度随进气温度的降低而降低,在进气压力7 MPa下,进口温度7.5℃比10.5℃的冷端温度低6.1℃。

基于3D打印的微微型混合工质J-T制冷器实验研究

微微型节流制冷器在微小元件和制冷应用中有广阔的前景。本文通过对搭建一微型压缩机驱动的微型混合工质节流制冷器系统,取得初步结果。该微微型J-T节流制冷器采用3D打印技术,通道特征尺寸为0.1 mm,突破了传统机械加工的极限。通道深宽比达到8:1。初步实验表明,微微型J-T节流制冷器达到了230 K温区。由于采用微型压缩机驱动,系统结构紧凑,可在便携生物储存设备、低温医疗以及电子器件冷却等领域应用并能长期运行。