压缩机驱动方式对主动调相型两级脉管阻抗特性影响研究

对双压缩机驱动和单压缩机驱动两种驱动方式下,两级脉管的声阻抗特性和制冷效率随运行压力和运行频率的变化进行对比,研究了单压缩机驱动时冷指的声功分配和制冷效率。一台工作温区为20 K和80 K的主动调相型两级脉管制冷机,冷指入口声阻抗幅值随着运行频率的增加和运行压力的减少而减少。随着运行压力和运行频率的增加,一级制冷效率提升,二级制冷效率降低。单压缩机驱动时通过降低运行频率,选择最优的运行压力来改善第二级制冷性能,在40 Hz,2.8 MPa的运行参数下,400 W输入功时获得了0.37 W@20 K,6.7 W@80 K的制冷性能。

自由室温活塞型脉管制冷机调相机构设计和实验研究

采用自由室温活塞取代惯性管及气库作为脉管制冷机(Pulse Tube Cryocooler,PTC)调相机构,不仅可以减小调相机构的体积,还可以提高其制冷性能。为了研究自由室温活塞对脉管制冷机性能的影响,设计加工了一台自由室温活塞脉管制冷机,并进行了实验研究。结果表明,在输入功不变的情况下,运行频率增大时,压缩活塞和自由室温活塞的位移相位角增大,压缩活塞与自由室温活塞的扫气容积之比增大;充气压力增加时,位移相位角增大,扫气容积比减小。研究结果对自由活塞型脉管制冷机的设计及优化具有重要指导意义。

活塞调相脉管制冷技术及应用

脉管制冷机的微振动、高可靠、轻量化等特点,已经在航天红外探测器冷却方面取得广泛应用。作为新发展的调相方式,活塞调相技术在实现更高能效、更低温度、更低振动输出等方面具有独特优势。基于活塞调相的基本特性,针对主动活塞调相、气动功回收活塞调相和主动功回收活塞调相三种主要的活塞调相方式进行气动力分析。分别将不同活塞调相方式应用于10~80 K脉管制冷机研制,验证活塞调相对多种形式下脉管制冷机能效提升应用效果。从应用视角出发,探讨活塞调相后续研究及改进方向。