微通道换热器结构及优化设计研究进展

微电子芯片、激光器及高压电器等设备的高度微型化和集成化使高发热功率系统的热管理面临极大的挑战。微通道流动沸腾技术作为一种有效的散热方式可以实现大热流密度冷却,但微通道内流动沸腾机制尚不明确,在实际应用中存在流动不稳定及蒸干等问题,这对相关优化及强化换热的方法提出了更多要求。本文从通道结构及优化设计两方面,分析现阶段两相微通道换热器的研究现状及进展,为微通道内流动沸腾强化换热及未来发展提供参考。

不同碳材料对耐磨涂层的改性研究

将不同碳材料石墨和石墨烯分别掺杂在聚四氟乙烯耐磨涂料中,制备了由石墨和石墨烯分别改性的聚四氟乙烯耐磨涂料,采用喷涂的方式将耐磨涂料在斯特林制冷机的关键部件—活塞表面进行成膜,并对改性的耐磨涂层进行性能研究。结果表明,石墨烯改性的耐磨涂层摩擦系数能够达到0.13,表面较为光滑,均匀一致,比聚四氟乙烯耐磨涂层的摩擦系数降低了0.03,附着力为0级,具有较好的改善效果。

Rulon耐磨材料的粘接工艺研究

选用Rulon1337耐磨材料,分别使用超声波清洗、等离子清洗和钠萘溶液表面处理工艺等表面处理方法,探讨了Rulon1337和不锈钢活塞的粘接工艺,同时利用喷涂方法进行了胶层的制备,并对粘接性能进行了分析。结果表明,多种混合清洗工艺和真空旋转粘接能够保证粘接的强度,粘接强度相对最高达3.6 MPa,能够较好地在压缩机中长期使用。

分置式斯特林制冷机微振动抑制技术研究

分置式斯特林制冷机广泛应用于空间红外遥感探测器中,由于制冷机存在运动部件,工作过程中不可避免的产生振动输出,是影响探测器正常工作的主要振动源之一。为保证探测器正常工作,制冷机微振动必须足够小。从分置式斯特林制冷机微振动控制和隔振设计方面进行了研究,分析了制冷机微振动影响的主要因素,并对整机隔振理论进行了分析,将理论与实践相结合,从而有效降低制冷机的微振动,满足探测器的使用要求。

大面阵红外探测器冷平台仿真设计与试验

随着线列红外探测器面阵规模越来越大,传统的制冷机与红外探测器单点连接的耦合方式已经无法满足红外探测器芯片温度均匀性的要求。本文对某型号大面阵红外探测器冷平台及其辅助支撑、柔性冷链进行了相关的结构设计、仿真分析与试验验证,设计的冷平台在正弦和随机振动时变形量小,温度均匀性不大于0.919 K,可以满足大面阵红外探测器的工作要求,已应用到实际工程中。

分置式斯特林制冷机的自耦PI温度控制

分置式微型斯特林制冷机是一种多变量强耦合的非线性系统。针对分置式微型斯特林制冷机的温度控制存在超调量大和抗负载扰动能力不佳的问题,提出了分置式斯特林制冷机自耦PI的温度控制方法。该方法使用斯特林制冷过程近似温度模型,运用递推最小二乘法辨识温度模型参数,设计二阶观测器获取平滑微分信号,进而构造误差函数,最后应用自耦PI控制器实现系统的有效控制。仿真和实验结果表明该控制方法的有效性,具有良好的动态特性和稳态性能。

空间低温制冷机可靠性试验与寿命预测方法

文章从空间低温制冷机的结构特点以及失效机理入手,在分析空间制冷机长期工作性能变化的基础上,阐述了用于检测空间低温制冷机可靠性试验与寿命预测方法。经过初步试验,验证其可行性,为今后空间低温制冷机可靠性预测提供基础。

20 K单级斯特林制冷机理论研究

为满足小型超导磁体等领域对20 K温区制冷机的需求,本文进行了20 K温区单级斯特林制冷机的理论研究,通过对20 K温区高频交变流动换热机理和材料的热容、热渗透深度的影响分析,明确了20 K温区对回热器的设计准则,通过建立整机的热力学模型进行计算,计算结果表明,在铅丝丝径为24μm时,斯特林制冷机可获得的制冷量为0.65 W@20 K、1.84 W@25 K、3.02 W@30 K、4.26 W@35 K、5.48 W@40 K。满足设备对20 K温区单级斯特林制冷机的需求。

机械研磨工艺在精密制造中的应用研究

机械研磨技术作为一项传统的精密加工工艺,在某些特定条件下可以获得其他加工方法难以达到的加工精度。通过对通孔零件开展研磨工艺试验,分析影响研磨工艺的参数,结果表明,研磨工艺可以实现高精度零件的光整加工,具有一定的推广意义。

-80℃斯特林制冷机回热器优化设计及试验研究

为探讨不同回热器填充参数对-80℃斯特林制冷机性能的影响,讨论了回热器填料的选型原则,建立了回热器力学模型,计算了不同填充长度、截面积和冷端质量流量。结果显示,对于250目、300目、400目三种不锈钢丝网,回热器最佳填充长度为20—25 mm,丝网存在最佳的Ag/mc使COP最大,300目丝网作为填充材料COP最高为35.95%。实验验证了计算结果,300目不锈钢丝网填充的回热器性能最佳,制冷量达到85.3 W。

自润滑耐磨涂层在制冷机中的批次试验研究

通过对斯特林制冷机现用的自润滑耐磨涂层材料进行三批次的喷涂试验,对该三批次的耐磨涂料在同一条件下喷涂后,分别按照国家标准进行摩擦系数、附着力、柔韧性和抗冲击强度的测试,结果得出摩擦系数稳定在0.14-0.15,附着力稳定在0级,柔韧性稳定在1mm,抗冲击强度稳定在12N·m。即三批次耐磨涂层的摩擦系数、附着力、柔韧性和抗冲击强度稳定性较好。

一种气体轴承斯特林制冷机控制器设计

设计了一种气体轴承斯特林制冷机控制器,它在传统斯特林制冷机控制器基础上采用频率为500 Hz的PWM载波取代频率为100 kHz的SPWM载波,提高了控制器输出能力。通过分时控制热敏电阻通断,优化H桥电路开关死区时间和减小载波频率等设计方案提升了控制器转换效率。采用过热保护和关机保护提高了制冷机安全性能。

基于DSP的高精度线性斯特林制冷机控制系统

介绍了一种高效、高精度、高功率密度线性斯特林制冷机控制系统的设计。对斯特林制冷机控制系统的组成及工作原理、控制系统的硬件结构和软件流程以及通过双边单极性控制获得标准正弦波驱动电压的方法进行了详细阐述。驱动控制器基于TI公司的TMS320F28XX系列DSP,采用积分分离型PID控制算法进行制冷温度的闭环控制。试验结果表明,该系统的转换效率及温控精度均达到了较高的水平,其中转换效率高达90%以上,温控稳定性高达0.15 mV@10 min。

分置式斯特林制冷机弹簧断裂原因分析

对某型斯特林制冷机的膨胀机弹簧断裂原因进行分析,发现导致某型分置式斯特林制冷机膨胀机弹簧断裂的原因主要是所采用的弹簧材料内部存在较多的I元素和Cl元素夹杂,根据故障分析结论提出了相关预防措施,可以有效控制该类现象的再次发生。

聚四氟乙烯基耐磨涂层在制冷机中的试验分析

通过在斯特林制冷机中的关键零部件活塞表面喷涂一定厚度的聚四氟乙烯基耐磨涂层,并对活塞喷涂件在斯特林制冷机中进行跑合试验,研究了耐磨涂层在斯特林制冷机中的应用情况,将经过跑合试验后的斯特林制冷机打开内部并观察各零部件的摩擦磨损情况,同时分析了耐磨涂层对斯特林制冷机的影响作用机理。结果表明:通过延长固化时间和升高固化温度可以有效解决涂层吸水性和收缩性的应用限制。

斯特林制冷机冷指气缸的测量与分析

依据测量系统分析评价的要求,以斯特林制冷机中关键薄壁零件冷指气缸为例,通过对冷指气缸内孔直径尺寸的测试数据的采集,运用测量系统评价方法,对影响冷指气缸测量的主要因素进行分析并提出了相应的改进措施,从而提高了测量的可靠性,保证了斯特林制冷机性能和可靠性。