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9W@80K级大冷量同轴型脉冲管制冷机的研究
文献类型：学位论文
| 答辩日期 | 2014 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 梁惊涛 |
| 关键词 | 大冷量 同轴型 脉冲管制冷机 效率 |
| 学位专业 | 硕士 ; 制冷及低温工程 |
| 中文摘要 | 近三十年来，脉冲管制冷机作为新一代的长寿命和超长寿命空间机械制冷机在国际航天界得到了广泛的重视。与传统的斯特林制冷机相比，脉冲管制冷机的冷端无运动部件，具有结构简单、振动小、电磁干扰小，高可靠性、长寿命等优点。脉冲管制冷机主要应用于为红外探测设备和低温超导设备提供冷源，随着红外探测设备向大面阵、长线列、多光谱方向发展及超导设备向高集成化、小型化发展，需要制冷机提供的冷量越来越大，因此发展大冷量脉冲管制冷机十分必要。本文对9W@80K级大冷量脉冲管制冷机的蓄冷器、脉冲管、调相机构、压缩机及整机进行了以下研究： 使用REGEN3.3软件对蓄冷器的尺寸参数、填料类型和运行参数进行模拟分析。对三种不同直径的蓄冷器进行实验测试，确定了蓄冷器直径。对不锈钢丝网和新型合金两种蓄冷材料进行实验研究，确定了蓄冷材料。对蓄冷器内充气压力及热端温度的影响进行测试，研究了充气压力和热端温度对80K制冷量的影响。 用Fluent模拟了惯性管和脉冲管之间变截面处的射流现象，模拟结果显示热端添加铜丝网可以抑制射流。实验研究了不同目数铜丝网、不同变截面面积比对脉冲管制冷机射流的影响，确定了不同直径脉冲管填充铜丝网的最佳片数和目数。对脉冲管中自然对流进行分析，并实验研究了不同冷头方向对制冷机性能的影响。 建立了惯性管一维模型并对惯性管调相机理进行分析。采用DeltaEC软件对惯性管的体积流量和相位角进行分析，并对不同长度和内径惯性管进行实验研究，确定了该制冷机最佳调相机构。 用激光位移传感器、压力传感器对压缩机的输出特性进行研究。对压缩机活塞位移幅值、动压幅值、压力波与质量流量之间的相位角在不同频率、充气压力、工作温区、输入电功率下的变化趋势进行实验研究，得到压缩机在不同工作状态下的输出特性。 为实现大冷量脉冲管制冷机的压缩机、冷指及整机在多温区、多场合应用，同时可以根据压缩机（冷指）的工作状况设计与之耦合的更好的冷指（压缩机），利于高效的大冷量脉冲管制冷机的研究，本文给出了压缩机、冷指以及整机在各个工况下的效率。原理样机在250W电输入功率下，可以在80K获得9.44W制冷量，此时压缩机效率为64%，冷指效率为5.9%，整机相对卡诺效率为10.48%，达到了本文的设计目标。 对原理样机进行工程化，得到了全焊接结构的9W@80K级同轴型脉冲管制冷机的工程样机，样机重量为10.3kg，成功为清华超导中心的超导仪器提供冷源，并为较大规模的超导及红外器件的冷却提供了技术支撑。 |
| 源URL | [http://202.127.2.71:8080/handle/181331/10946]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_全文传递文献库_qwcd 学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | . 9W@80K级大冷量同轴型脉冲管制冷机的研究[D]. 中国科学院研究生院. 2014. |
入库方式： OAI收割
来源：上海技术物理研究所
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