摘要：设计了一台名义制冷量为50 W/170 K的大冷量脉管制冷机,采用对置活塞式动磁线性压缩机驱动,冷指的蓄冷器和脉管部件为同轴布置,采用惯性管-气库组合的被动调相机构。根据电磁-机械-声耦合场原理,建立了脉管制冷机动力学模型,对负载下的压缩机特性进行了动态仿真。为达到整机的谐振状态,对压缩机质量-弹簧系统进行了调整。整机质量(不含电控部分)小于12 kg。在230 W输入电功下,能够获得50 W/170 K的制冷性能,电机效率92.7%,整机比卡诺效率16.5%。150～200 K温区范围内制冷机比功(输入电功/制冷量)小于5W/W,额定输入功下,200 K温区能够获得90 W的最大制冷量,该制冷机可以用于航天大型红外焦平面阵列的冷却,同时为-60～-20℃制冷温区的商业低温冰箱低温冷源的选择提供了参考。

摘要：设计制作了一台6W@60K同轴型脉管制冷机,用于冷却一碲镉汞红外探测器。通过脉管制冷机结构特点的分析及系统阻抗特性的研究,给出压缩机内部气体阻抗实虚部与PV功转换效率之间的变化规律,从而为设计出高效的脉管制冷机提供有益指导。完成了该脉管制冷机的设计、制作及性能测试工作。实验表明该制冷机在150 W电功输入下可获得低于40 K最低温度,195 W电功输入下60 K可获得6 W制冷量,比卡诺效率为12%。

摘要：为满足低温存储领域对小型化、大冷量、高效率斯特林制冷机的应用需求,研究基于斯特林制冷机的特点,结合实际现状,设计了一台可用于低温存储领域的-80℃自由活塞式斯特林制冷机。根据其运行原理,通过数值模拟及实验验证重点分析了设备运行频率和工作压力对整机性能的影响,在此基础上讨论并提出了制冷机的优化思路。实验结果表明回热器采用丝网填充,工作压力为2.9 MPa,运行频率为63 Hz时,该制冷机在175.1 W输入功率下,可在-85℃提供29 W冷量输出,COP为0.166;当使用PET材料时,无热负载状态下最快可在42分钟左右冷端温度达到-86℃,其性能表现满足现有小型低温冰箱的冷量需求。通过数值模拟和实验结果的对比,讨论了出现性能差异的原因。

摘要：-80℃低温冷库在血站、医院以及医疗研究机构的应用越来越多,目前该温区低温冷库多为传统的复叠式制冷方式,本文设计了一座采用斯特林制冷方式的小型-80℃超低温冷库。基于斯特林制冷机低温效率高的优点,结合低温冷库和斯特林制冷机的特点,设计了一座容积为8 m^(3)的-80℃低温冷库,分析了低温冷库的结构特点,研究了真空绝热板和聚氨酯发泡层组成的复合绝热层结构,给出低温冷库漏热损失计算方法。基于冷库热负荷选配课题组研制的斯特林制冷机,开展实验研究并验证了设计方案的可行性,单台斯特林制冷机在200 W输入功空载条件下10 min以内制冷温度可达-80℃,50 min后最低制冷温度稳定在约-160℃,在500 W输入功下制冷量为180 W,对应COP为0.36。

摘要：为了在不同位置获得不同的制冷性能,设计了一台线性对置压缩机驱动两台同轴型脉管冷指的实验方案并搭建了试验台。通过实验研究两台脉管制冷机耦合的制冷性能。实验结果显示:两台设计相同的脉管冷指性能不同,经过耦合后制冷性能差异更大,可同时达到1.79 W@60 K和1.384 W@60 K制冷量。

摘要：设计了一台主动调相型斯特林脉管制冷机,采用线性压缩机作为脉管制冷机主动调相控制器(APC),连接于冷指热端出口。通过控制调相压缩机与驱动压缩机(PWG)间的位移相位角实现主动调相,从而调节质量流和压力波之间的相位关系,优化制冷性能。利用模拟软件进行数值模拟并进行实验研究。研究结果表明,定输入功下APC与PWG位移相位角为-110°及扫气容积比(PWG扫气容积/APC扫气容积)2.98时,无负载制冷温度最低,同时比卡诺效率最高,能够达到原惯性管型脉管制冷机同样的效率。

摘要：为冷却某空间用红外探测器,研制了一台斯特林型脉冲管制冷机。该制冷机为单级同轴型结构,整机重量4.5 kg,设计寿命5年。系统介绍了脉冲管制冷机系统结构及实验装置,测试了制冷机性能及其与杜瓦耦合后的降温特性曲线,实验结果表明,脉冲管制冷机在80 K可提供0—3 W制冷量,比卡诺效率11%,其制冷量可充分满足杜瓦组件的低温和长寿命的工程需求。

摘要：采用单压缩机驱动双冷指脉冲管制冷机可以减少结构尺寸,并同时在两个温区获得制冷效果,双冷指共用一个气库可以在一定程度上进一步减少制冷机布置空间。为研究双冷指共用气库的可行性及气库体积的影响,针对两台脉冲管冷指,在优化设计惯性管后,选取4种共用气库体积(180 cm^3、140 cm^3、100 cm^3和60 cm^3)探究了制冷性能的变化情况。结果表明当两台脉冲管冷指的制冷温度和制冷量变化时,制冷效率与气库体积存在一定的耦合匹配关系,在一定运行条件下选取较小的气库体积可以获得较高的制冷效率。

摘要：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。

摘要：设计了直线型脉管制冷机的低温回热器,搭建了该回热器的低温在机交变流动压降实验平台,开展了压降和冷端压比变化规律实验研究,比较了输入功、频率、制冷温度和充气压力对回热器压降的影响。结果表明,脉管制冷机的运行频率越小,制冷温度越低,回热器的压降越大;充气压力为3.0 MPa时的回热器压降大于3.2MPa时;回热器的冷端压比越大,比卡诺效率越高;通过增加回热器的冷端压比可提高脉管制冷机的效率。