一种锥形自调式J-T制冷器

介绍了一种既可以实现快速启动又能够维持长时间小流量工作的锥形自调式J-T制冷器,可以广泛应用于制导导弹中红外焦平面探测器组件的制冷。该J-T制冷器采用微型波纹管作为自调机构,具有成本低、适应范围广等特点。与探测器杜瓦组件进行耦合试验,结果表明在50 MPa氩气气源条件下,芯片降温至100 K所需时间≤5 s。

J-T制冷器管路对稳定平台的干扰力矩分析

在对作用于稳定平台上的各种干扰力矩进行综合分析的基础上,对J-T制冷器供气管路所引起干扰力矩的特性进行了详细分析,并提出了计算公式和减小此项干扰力矩的有效措施。

高效率的低温混合工质J-T节流制冷机的试验研究

A mixed-refrigerant J - T cooler using gas mixture （N2+CH4+C2H6+C3H8） is experimentally investigated in this paper. In the experiment, the influence of different discharging pressure, different sucking pressure and different hotinend temperature of heat exchanger on thermodynamic performance of the J - T cooler have been done experimentally. When working at condition of discharging pressure from 3.0MPa to 6.0MPa and sucking pressure from 0.1MPa to 0.12MPa, the mixed-refrigerant cooler can achieve the temperature of 80K to 82K and thermal efficiency of 10%, 3 to 5 times of pure nitrogen cooler. Consequently,using mixed refrigerant is effective way to improve the thermodynamic performance of J -T cooler.

混合工质在J-T制冷器中的实验研究

通过对混合工质的设计计算 ,初步确定了混合工质的配比 ,并经实验分析其结果 ,证明与原先设想较为吻合 。

环境对自调式J-T制冷器流量的影响及优化

分析了环境对波纹管自调节式J-T制冷器维持流量的影响途径,并提出了三种优化途径,即通过优化波纹管有效面积与刚度比,或改变调节器工作点温度,或改变调节器充气种类来按需优化环境变化对波纹管自调节式J-T制冷器维持流量的影响。

液氦温区预冷型J-T制冷机降温旁通研究进展

J-T制冷机由于其寿命长、结构紧凑、效率高、可靠性好等优点成为液氦温区制冷的研究热点;但其在初始预冷阶段所需时间极其漫长,制约了液氦温区J-T制冷机的快速使用。本文分析了J-T制冷机预冷降温时间漫长的影响因素,并介绍了目前液氦温区J-T制冷机优化预冷阶段降温时间所采用的降温旁通案例,以期为未来深入研究提供借鉴。

J-T节流制冷器非稳态模拟与热力性能研究

J-T节流制冷器因具有结构简单、无运动部件、冷却时间短、可靠性高等优点,广泛应用于集成电子设备、红外制导、冷冻手术等领域。与国外先进技术相比,目前我国微型J-T节流制冷器的研究尚处于起步阶段,基础研究匮乏,严重制约着我国微型节流制冷器的发展。本文针对Hampson型J-T节流制冷器,建立了一维非稳态数值模型,利用Fortran自编程计算,分析了J-T节流制冷器的启动特性以及启动过程中温度、压力及流量的变化情况,为J-T节流制冷器的非稳态模型建立及预测提供了方法。

低温技术在高温超导(HTS)电力系统中的应用

阐述低温技术在超导电力系统中的制冷机直接冷却技术、液氮迫流循环系统以及基于Peltier材料的Peltier冷却方法等几个重要应用。指出用微低温工程学 (micro nanocryogenics)观点研究三维低温界面层和界面层热阻对高温超导动态稳定性的影响是高温超导电力应用低温技术的研究热点及重要研究方向之一。

基于正交试验的JT节流制冷器换热器热力性能研究

J-T节流制冷器在红外制导领域有着广泛的应用,针对以氩气为工质的Hampson型J-T节流制冷器,建立了稳态数理模型,并采用正交设计试验法研究了肋高、肋间距以及肋厚对J-T节流制冷器换热器热力性能的影响。通过极差分析的方法研究了各因素影响换热器换热量和效能的主次顺序,以及各因素水平变化对试验指标的影响,得到了使两项指标最优的各因素水平组合。与原尺寸对比,优化后换热器的换热量提升了7.31%,效能提升了5.77%,为J-T节流制冷器的优化提供了新的思路和方法。

詹姆斯·韦伯太空望远镜低温制冷系统的发展历程

经过多次调整,计划将于2018年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope,简称JWST)中的中红外仪(Mid-Infrared Instrument,简称MIRI)低温制冷系统最终选用三级脉管制冷机预冷J-T(Joule-Thomson)循环的复合型低温制冷技术。详细介绍了该技术的发展历程,表明该复合型低温制冷技术已在空间任务中逐渐替代固氢或液氦杜瓦技术,以期为国家未来空间计划的实施提供借鉴。

空间液氦温区机械式制冷技术发展现状及趋势

在介绍已发射和在研液氦温区低温探测器的任务目标和对低温系统性能要求的基础上,分析了空间用液氦温区机械式制冷技术的设计方法和工作性能,并对其发展趋势进行了展望.当前空间液氦温区机械式制冷技术主要采用线性压缩机驱动的预冷型4 He和3 He J-T节流制冷技术,而对于提供预冷的斯特林制冷机、吸附制冷机和高频脉管制冷机而言,进一步提高制冷效率是实现整机高效运行的关键.

高温超导直接冷却中AlN与Bi-2223间界面热阻的实验研究

基于微结构低温工程学 ,提出三维低温界面层的概念 ,指出界面热阻是制冷机直接冷却超导磁体需要解决的关键技术之一。以GM制冷机为冷源 ,按稳态热流法原理测量了Bi 2 2 2 3、AlN的热导率及它们之间的低温界面热阻。在 0 15MPa～ 0 5 5MPa压力范围内 ,AlN和Bi 2 2 2 3间的界面热阻随界面层温度和接触压力的升高而降低 ,并随接触界面处温度的不同表现出不同的变化率。当界面层Bi 2 2 2 3侧温度为 5 5K时 ,在 0 5 469MPa的接触压力作用下 ,Bi 2 2 2 3和AlN间的界面热阻是厚度为 10mm的AlN垫片体积热阻的 3 8 86倍 ,是接触压力 0 2 2 81MPa时界面热阻的 3 8 7%。

詹姆斯·韦伯太空望远镜中红外仪低温制冷系统的流程分析及优化

针对詹姆斯·韦伯太空望远镜的中红外仪冷却系统中J-T节流循环的热力学计算分析结果表明,适当地降低末级预冷温度、提高压比和提高末级间壁式换热器效率是J-T节流循环制冷性能提升的关键。考虑该复合型低温制冷机的整机效率,结合当前脉管制冷机和驱动J-T节流循环的线性压缩机的性能水平,探讨了预冷温度和J-T节流循环压力的优化方法。计算结果表明优化后的预冷温度和J-T节流循环压力使复合型低温制冷机的性能高于原预冷温度和J-T节流循环压力下性能的计算值,实际具体的脉管制冷机和J-T节流循环压缩机性能是实现准确优化的必要条件。

小型自调式J-T制冷机波纹管刚度特性分析

自调式节流制冷器具有结构简单、响应速度快、稳定工作时间长等突出优势,在红外制导领域具有广泛的应用。镍基封闭充压波纹管作为自调式J-T节流制冷机的自调节机构的主要组成部分,其刚度特性对于实现稳定可靠自调过程非常重要。首先建立了自调式有限元模型,求解了波纹管刚度,进而将刚度的有限元求解结果与现有算法进行了对比分析。在此基础上,深入分析了环境温度、波纹管壁厚、波拱高度、倒角、波距等参数变化对波纹管刚度的影响,深入剖析了不同参数影响下,波纹管刚度变化规律。结果显示,有限元计算的刚度值与现有算法比起来更加准确。温度和波拱高度与刚度负相关,壁厚与刚度正相关,波纹倒角变化的影响可忽略。波距对刚度的影响并不稳定,波距在一定范围内变化时,刚度呈现先下降后上升的趋势。

混合工质制冷系统中节流元件毛细管的两种计算方法比较

针对多元混合工质低温制冷系统的特点 ,结合毛细管的节流特性和两种不同的计算方法进行了分析 ,编制了两个计算毛细管长度的程序 ,通过计算结果对这两种计算方法进行了比较 ,发现计算结果差距不大。

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。

Su-xx光学雷达节流制冷器的优化设计

Su -xx光学雷达节流制冷器是用来冷却Su - 2 7等机载雷达红外芯片的 ,它的性能优劣将直接关系到光学雷达搜索目标的效果。通过对国外同类型节流制冷器的研究分析 ,利用节流制冷原理建立了节流制冷器热交换器热负荷的数学模型 ,采用Delphi5 .0编制的惩罚函数法等优化设计软件对其进行了计算分析 ,在给定的空间结构范围内得出了该热交换器的最优解 ,经过对比 ,实验验证了经优化设计后节流制冷器的性能明显提高 ,为今后节流制冷器的设计找到了一条切实可行的方法。

红外探测器用微型制冷机工程化研究

对快起动节流制冷器和集成式斯特林制冷机的最低制冷温度、制冷功率、起动时间、热负荷、控温转速和控温功率等进行了工程化研究,有效地解决了关键技术问题,减少热力损失、振动噪声和污染,提高密封性和装配技术水平等。还解决了制冷机的可靠性,寿命和存贮期等实用化问题。

节流微制冷器技术

综合介绍了红外探测和成像设备用低温节流微制冷器的技术原理、主要技术路线以及新的发展方向。

空间预冷型J-T节流制冷机热力学流程优化研究

预冷型J-T节流制冷机是深空探测普遍采用的制冷机,本文针对本实验室研制的三级脉冲管预冷J-T节流循环的复合式制冷机,对液氦温区J-T节流制冷机进行了系统的热力学分析。通过对理想节流循环的T—s图的分析发现,预冷温度和节流前氦气状态参数是影响节流制冷机性能的关键因素。通过合理选择预冷温度和节流前氦气的温度和压力,可以提高节流循环的制冷量和整机效率。在理论分析基础上,开展了相关的实验研究,实验结果验证了理论分析的正确性。