帶預(yù)冷的液氦溫區(qū)斯特林脈管制冷機(jī)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、液氦溫區(qū)低溫制冷機(jī)在低溫超導(dǎo)器件冷卻、氦液化器、深空探測等方面有著重要應(yīng)用。目前的液氦溫區(qū)低溫制冷機(jī)，如G-M制冷機(jī)和G-M型脈管制冷機(jī)，普遍存在制冷效率低，體積重量大、需要定期維護(hù)等突出問題。采用線性壓縮機(jī)驅(qū)動的斯特林型脈管制冷機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因此積極開展液氦溫區(qū)斯特林型脈管制冷機(jī)研究具有重要的學(xué)術(shù)研究和應(yīng)用價值。 本文首先綜述了液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)的損失機(jī)理，從理論上探討了斯特林型脈管制冷機(jī)獲得液

2、氦溫度的方法，著重研究了液氦溫區(qū)回?zé)崞鲹p失機(jī)理，開展了預(yù)冷型液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)的設(shè)計(jì)研究，為提高液氦溫區(qū)脈管制冷效率奠定了基礎(chǔ)。主要研究如下： 1.結(jié)構(gòu)布置方案研究借鑒液氦溫區(qū)G-M型脈管制冷機(jī)級間布置方式，提出了斯特林型脈管制冷機(jī)達(dá)到液氦溫度的多種可能布置方案。結(jié)合現(xiàn)有研究基礎(chǔ)，本課題組提出了采用G-M型脈管制冷機(jī)預(yù)冷單級斯特林型脈管制冷機(jī)獲得液氦溫度的技術(shù)方案。 2.預(yù)冷型液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)的設(shè)計(jì)研究通過對氣體工質(zhì)和

3、蓄冷材料熱滲透深度的分析計(jì)算，結(jié)合現(xiàn)有線性壓縮機(jī)的性能參數(shù)，我們首先確定了斯特林型脈管制冷機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。采用美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院NIST最新開發(fā)的回?zé)崞鲾?shù)值計(jì)算程序REGEN3.3，模擬計(jì)算了液氦溫區(qū)回?zé)崞鞯男阅埽治隽斯べ|(zhì)氣體、回?zé)崞鲙缀纬叽纭⒒責(zé)崞鳠岫斯ぷ鳒囟?、回?zé)崞魈盍系葘責(zé)崞餍阅艿挠绊?，分析了液氦溫區(qū)回?zé)崞鲹p失機(jī)理。理論分析表明，采用氦3為工質(zhì)可極大地改進(jìn)液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)的性能，采用GOS和Er0.9Yb0.1Ni混合填料