李卓裴
,
甘智华
,
邱利民
,
陈杰
,
蒋彦龙
工程热物理学报
4K温区斯特林型脉管制冷机各级回热器的级联温度不仅决定最末级回热器的效率和性能,同时影响前几级回热器为最末级回热器提供的预冷量.本文基于一台采用两级G-M型脉管制冷机预冷的单级斯特林型脉管制冷机,开展了4K温区斯特林型脉管制冷机回热器各级温位布置方式对4K斯特林型脉管制冷机制冷性能以及第一级和第二级预冷量影响的理论及实验研究,为液氦温区完全斯特林型脉管制冷机的设计提供了重要的参考依据.
关键词:
回热器
,
级间温度
,
高频
,
脉管制冷机
,
液氦温区
董文庆
,
邱利民
,
王超
,
甘智华
工程热物理学报
提高液氦温区脉管制冷机的制冷量对于冷却超导磁体和氦液化具有重要意义。本文将已成功应用于单级脉管制冷机和4 K G-M制冷机模拟的回热器模拟软件REGEN用于液氦温区脉管制冷机二级回热器的模拟。计算结果显示,脉管制冷机在4.2 K的制冷量一定程度上随着二级质量流量的增加而增大。在此基础上,我们在实验中采用不同质量流量的压缩机对第二级进行驱动以对计算结果进行验证。实验结果与计算结果基本吻合。在用单台6.8 kW压缩机同时对第一级和第二级驱动时,制冷机在第一级和第二级分别有20 W@40 K和0 7 W@4.2 K的制冷量。改用双压缩机和双旋转阀分别驱动第一级和第二级（第一级：CP4000,第二级：CP6000）,在制冷机第一级和第二级分别获得20 W@47.5 K和1 1 W@4.2 K的制冷量,总输入电功率为11.7 kW。这是目前分离型二级脉管制冷机获得的最大制冷量。
关键词:
4K
,
脉管制冷机
,
制冷量
,
REGEN
崔浩
,
胡剑英
,
张祥镇
,
罗二仓
,
童欢
工程热物理学报
本文对一台设计目标为液氮温区千瓦级冷量的脉管制冷机展开了实验研究.在回热器中填充纯不锈钢丝网时,观测到了巨大的温度不均匀现象,当入口压比为1.25时回热器中部最大温差高达163.3 K,并且回热器中的温度场难以发展稳定.在向回热器中填充了一定数量的紫铜丝网后,回热器内的温度不均匀现象得到了有效的抑制,制冷机的制冷量也有了明显的提升.最后通过对充气压力和工作频率的优化,在入口声功9.08 kW、制冷温度77 K时获得了647W的制冷量.
关键词:
大冷量
,
脉管制冷机
,
回热器
,
温度不均匀
,
紫铜丝网
丁文静
,
何雅玲
,
陶文铨
工程热物理学报
建立了基本型脉管制冷机的三维物理和数学模型,在可压缩流动程序的基础上,开发了基本型脉管制冷机的三维非稳态可压缩交变流动与传热耦合计算的数值模拟计算程序.考察了截面平均参数在一个周期内随时间的变化情况,详细分析了脉管内的流场和温度场以及其他各主要参数的变化,对脉管制冷机的工作过程和制冷机理有了进一步的了解和认识,为脉管制冷机的结构改进和实用化奠定了一定的基础.
关键词:
脉管制冷机
,
三维
,
流场
,
温度场
何雅玲
,
高凡
,
陶于兵
,
张东伟
工程热物理学报
在1-2混合模型的基础上,对小孔型和双向进气型脉管制冷机的性能及其内部流场的演化过程进行了数值分析.结果发现,膨胀过程中脉管内会出现气体分流现象,而压缩过程中脉管内会出现气体集合现象,分流界面和集合界面的速度均为零,统称为零界面;在一个周期内,零界面会从脉管一端向另一端移动,称其为零界面效应.零界面效应是制冷机性能提高的重要因素,一个周期内零界面存在的时间越长,制冷机性能越好.在模拟结果的基础上,对零界面效应存在的原因进行了机理性分析,发现小孔阀的引入是脉管中产生零界面的原因,而双向进气阀的引入可以进一步强化零界面效应.小孔型脉管制冷机中零界面存在的时间约为1/6周期,双向进气型脉管制冷机中零界面存在的时间约为1/2周期.
关键词:
脉管制冷机
,
流场特性
,
数值分析
,
零界面效应
刘迎文
,
何雅玲
工程热物理学报
为了进一步探究脉管制冷机内部流场与温度场的复杂时空特性,采用数值模拟方法,详细研究和分析了基本型、小孔型和双向进气型脉管制冷机的关键部件一回热器和脉管组件内流场与温度场的时空变化特性,得到了相应的时空分布图,有助于直观地理解回热器与脉管组件内热力参数的动态变化情况.与此同时,通过分析小孔阀和双向进气阀对脉管冷热端温度波动的影响规律,进一步指出:小孔阀和双向进气阀均会导致脉管冷热端的温度波动,且小孔阀造成的温度波动幅度要大于双向进气结构,因此,小孔阀是导致脉管冷热端温度不规则变化的主要因素.
关键词:
脉管制冷机
,
流场
,
温度场
,
时空特性
甘智华
,
王龙一
,
周文杰
,
宋豫京
,
张小斌
工程热物理学报
本文报道了一台浙江大学自制的动圈式线性压缩机,其支撑结构采用径向刚度更高的直线臂板弹簧.采用有限元方法模拟了板弹簧的性能并与实验进行了对比,分析了磁场及电机力特性.采用RC负载方法测量了压缩机声功转换效率,实验结果表明,该压缩机谐振频率在30 Hz以下.使用该压缩机驱动脉管制冷机冷头,在运行频率为40 Hz,输入功率为540 W时,可获得49.1 K的最低制冷温度,在80 K可提供4.5 W的制冷量.
关键词:
线性压缩机
,
直线臂板弹簧
,
RC负载法
,
脉管制冷机
刘迎文
,
何雅玲
工程热物理学报
为了进一步研究系统非对称性对DC流现象和脉管制冷机中直流分量对制冷性能的影响,采用数值模拟方法,引入了描述系统阻力元件的非对称性的几何参数-不对称率,详细研究了系统不对称性对脉管制冷机DC流、制冷性能的影响规律,并且在分析和比较不同流向和幅值大小的条件下,详细研究了DC流的流向和幅值对脉管制冷机的关键部件脉管和回热器的壁面温度分布特性的影响规律.数值验证了将壁面温度分布作为描述脉管制冷机中DC流的流动方向和大小的判定准则的正确性,且回热器和脉管的壁面温度分布的非线性越强烈,预示着系统内DC流的流向和幅值越大,对制冷性能的影响越剧烈,并间接指出系统热力不对称性是造成DC流的主要原因,为进一步发现和抑制直流现象提供了可靠的理论依据.
关键词:
脉管制冷机
,
DC流
,
非对称性
,
数值模拟
李卓裴
,
甘智华
,
陈杰
,
邱利民
,
张小斌
,
张学军
工程热物理学报
回热器是回热式低温制冷机的核心部件,如何有效地减小回热器中的损失是提高脉管制冷机性能的关键.在不同的温区以及不同工况下,回热器中的主导损失是不一样的.随着温度的不断下降(尤其是20 K温区以下),实际气体损失所占的比例越来越大.本文基于回热器数值模拟程序REGEN3.3着重研究了液氦温区回热器在高频下的各种损失特性,并指出了减小各种损失的方向.基于一台带预冷的4 K斯特林型脉管制冷机,开展了液氦温区高频脉管制冷机回热特性的实验研究.
关键词:
回热器
,
损失
,
高频
,
脉管制冷机
,
液氦温区
童欢
,
胡剑英
,
张丽敏
,
崔浩
,
罗二仓
工程热物理学报
本文对双作用脉管制冷机试验中出现的双频率现象进行分析,分析了系统中压缩机参数的不一致性对系统性能的影响,利用DeltaEc软件进行数值模拟,分别考察了压缩机的机械参数(动质量、弹簧刚度、机械阻尼)和电参数(电机内阻)等出现不一致时对系统性能的影响.计算表明当系统中的各个部件结构参数完全一致时,其工作状态也是相同的.当其中一个压缩机单个参数发生变化时,三个单元的工作状态均会受到不同程度的影响.
关键词:
双作用
,
脉管制冷机
,
不一致性
,
双频现象
