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  2W斯特林制冷机全性能实验研究_能源/化工_工程科技_专业资料。21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯



  2W斯特林制冷机全性能实验研究_能源/化工_工程科技_专业资料。21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯

  21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯 特 林 制 冷 机 全 性 能 实 验 研 究 0K/ 韦孟 柳 杨 开 响 刘 冬毓 吴 亦农 (中 国 科 学 院 上 海 技 术 物 理 研 究 所 上海 20 8 ) 0 0 3 摘 要 :0K 2W 斯 特 林 制 冷 机 是 上 海技 术 物 理 研 究 所 自行 研 制 的 分 置 式 牛 津 型 制 冷 机 。 为 验 8 / 证 斯 特 林 制 冷 机 在 各 种 工 况 下 的 广 泛 适 应 性 , 对 8 / 制 冷 机 进 行 实验 , 试 制 冷 机 在 不 同压 针 0K 2W 测 缩 机 行 程 、 冷 温 度 以及 环 境 温度 下 的 全 性 能特 性 , 结 斯 特 林 制 冷 机 部 分 实用 的规 律 。 制 总 关 键 词 : 特 林 制 冷 机 热 环 境 适 应 性 压 缩 机 行 程 斯 中 图 分 类 号 :B 5 T 61 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :0 06 1 (0) 10 1-3 10 —5 6 2 1 0 —0 60 1 Ex e i e t lr s a c f t r a r o m a e p r m n a e e r h o he m lpe f r nc o 0 K/ i l r o o l r n8 2 W Stri ng c y c o e W e e g i Ya g Ka x a g L u Do g u W u Yi n i M n lu n ii n i n y no g ( h n h iIsi tfTeh ia h sc , hn s a e fS in e S a g a0 0 3, hn ) S a g a n tueo c nc l y is C ieeAc d myo ce c , h n h i2 0 8 C ia t P A b t a t: 0 K/ W pi— tri g Cr o o lr wad v lp d b h n h iI si t fT c n c lP y — sr c 8 2 s ltSiln y c oe s e e o e y S a g a n t u e o e h ia h s t i s T o l r S c o i g p ro ma c s t se ie t e c o e s o e a e td f r n h r a n io c . he c o e ’ o l e f r n e wa e t d wh l h o l rwa p r t d a i e e tt e m le v r n— n f me t ,r fie ain t mpea u e n o r s o to e n s e rg r to e r t r sa d c mp e s rsr k s,wh c e n tae h tS iln r o o lr a ih d mo sr td t a tri g cy c oe sh d v s p lc b l y t i e e tc n iin . n e iso a fS il r o o lr wa 0 n a ta p ia i to d f r n o d t s a d a s re flwso tri cy c o es’ i f o ng s fu d. K e r s:S il g c y c o e ;t e ma d p a ii y wo d t i r o o l r h r l a a t b l y; c m p e s r so e rn t o r so t k s 实验 , 测试 制 冷 机 在 不 同压 缩 机 行 程 、 同制 冷 温 不 度 以 及 不 同 环 境 温 度 下 的 热 力 性 能 , 对 其 规 律 进 并 随 着 斯 特 林 制 冷 技 术 的 E益 成 熟 , 来 越 多 的应 t 越 用 于 各 种 空 问 项 目 , 内 对 斯 特 林 制 冷 机 的 需 求 国 逐 渐 增 大 。但 斯 特 林 制 冷 机 的研 发 周 期 较 长 , 现 有 对 制 冷 机 的 全 性 能 的 实 验 研 究 一 方 面 , 制 冷 机 开 发 者 为 行研 究 。 2 实 验 装 置 实验 装置如 图 1 将 制 冷机 置 于 高低 温 箱 中 , , 箱 内温 度 可 以 在 一6 0℃ 到 l 0 ℃ 之 间 调 节 , 度 均 匀 5 温 将来 的改 进提供 反馈 信 息 , 短研 发周 期 ; 缩 另一 方 面 也 为 方 便 用 户 在 使 用 过 程 中 根 据 需 求 对 制 冷 机 的 运 行参数进 行调节 。 度 小 于 2 ℃ ; 缩 机 和 膨 胀 机 的 行 程 通 过 自制 L D 压 V T 位 移 传 感 器 进 行 测 量 , 反 馈 到 电控 箱 精 确 控 制 制 冷 并 机 的 行 程 大 小 和 相 位 ; 头 温 度 采 用 四 线 冷 T O 测 量 , 通 过 数 据 采 集 系 统 进 行 实 时 测 量 , 节 加 热 并 调 片功率 以控制 冷头温度 。 牛 津 型 分 置 式 斯 特 林 制 冷 机。 控 制 系 统 可 ‘的 以 分 别 控 制 膨 胀 机 和 压 缩 机 活 塞 行 程 及 相 位 。 本 文 采 用 8 / 牛 津 型 斯 特 林 制 冷 机 进 行 全 性 能 0K 2W 收 稿 日期 :0 0 1 -6 修 订 日期 :01 —2 0 2 1 — l1 ; 2 10 —2 作者 简 介 : 孟 柳 , ,6岁 , 士 研 究 生 。 韦 女 2 硕 第 1 期 8 / 斯 特林 制 冷 机 全 性 能 实验 研究 0K 2W 高 低 温 箱控 制 区域 缩 机 厂 —\ — _ -- -- -L - - - . 1 7 膨 胀 机 干 控 电 源 旱 + f T 侍 移信 号l ,... ...一 .. ..1 … 直 流 电 源 l l L VDT LD v \。 / ] 日 I 功汁 率 弋广 ’ () 冷 仉 实 物 图 a制 图 1 制 冷 机 及 实 验 装 置 示 意 图 Fi 1 S he atc di r m r o ooe g. c m i ag a ofc y c lr and e xpe i e ppa a us rm nta rt ——0 —— Ⅵ6 叶 T l 0 ( ) 验 装 置 示 意 b实 实 验 过 程 中 , 于 高 温 和 低 温 实 验 , 机 前 对 制 对 开 线 。 对 于 同 一 压 缩 机 行 程 , 着 制 冷 量 的 增 大 , 冷 随 制 冷机预 热或 预冷 1 0h以上 , 保 机 身 及 冷 头 温度 与 确 环 境 温 度 一 致 ; 冷 机 性 能 数 据 的 采 集 , 要 保 证 环 制 都 温度 升高 、 压缩 机输 入 功 减 小 , 比功 减小 。对 不 同压 缩 机 行 程 同 一 制 冷 温 度 , 压 缩 机 行 程 从 9 % 减 小 当 0 境温度 已达 到规定 的试验 温 度范 围 , 头温 度 在前 1 冷 h达 到 指 定 温 度 , 且 在 前 1h内 变 化 小 于 0 2o 确 并 .C, 保实验 数据 的可靠 和稳 定性 。 3 实 验 结 果 与 分 析 到 4 % 时 , 冷量 衰减严 重 , 8 0 制 以 0K为 例 , 衰减 量 为 2 6W , 比 功 均 维 持 在 1 w 到 1 w 之 间 。 . 但 2 w/ 6 w/ 这 张 图上 还反 映 了每 个运 行参 数下制 冷机 整机效 率 。 以 8 为 例 , 压 缩 机 行 程 从 9 % 减 小 到 7 % , 0K 当 0 0 比 功 减 小 , 机 性 效 率 提 高 ; 压 缩 机 行 程 从 7 % 减 小 整 当 0 到 4% , 0 比功 增 大 , 机 效 率 降 低 , 当 压 缩 机 行 程 整 即 为 7 % 时 , 机 效率 最高 。 0 整 环 境 温 度 为 常 温 ( 3q 和 高 温 ( 0℃ ) , 冷 2C) 6 时 制 首 先 讨 论 压 缩 机 行 程 对 制 冷 机 性 能 的 影 响 。 固 定 环 境 温 度 , 膨 胀 机 行 程 固定 为 满 行 程 的 7 % , 将 5 并 超 前 于 压 缩 机 7 。 图 2是 环 境 温 度 为 一 0c 时 制 冷 6, 4 = I 机 在 不 同 制 冷 温 度 和 压 缩 机 行 程 的 性 能 图 。 图 中 虚 线 为 等 比功 线 即 压 缩 机 输 人 电 功 与 制 冷 量 之 比 , 实 粗 机性 能 随制冷 温度及 压 缩 机 行 程变 化 的规律 与 低 温 (一 0℃ ) 4 时类 似 , 随着环 境温 度升 高 , 图形 整体 向左 上 方 偏 移 , 图 3和 图 4 值 得 注 意 的 是 , 着 环 境 见 。 随 温 度 的 升 高 , 行 程 线 的倾 斜 度 增 大 , 制 冷 温 度 变 等 即 线为 等制冷 温度 线 , 细实 线 为等压 缩机行 程线 。 制冷最, w 图 2 环 境 温 度 为 一4 0℃ , 同压 缩 机 行 程 制 冷 性 能 不 Fi 2 Pe f r a c a t f e e o p e s r g. r o m n e m p wi h dif r nt c m r s o 制 冷 景, w s o s a ur o t ke ts r undi g-e pe at r n tm r u e of 一4 ℃ 0 图 3 环 境 温 度 为 2 ℃ , 同 压缩 机行 程制 冷 性 能 3 不 Fi 3 Pe f r a e m ap wih f e e o pr s o g. r o m nc t dif r nt c m es r 从 图 2中 看 到 , 行 程 线 接 近 一 条 斜 率 为 负 的 直 等 sok s a ur o t e ts r undi ng?e pe at r f23 ℃ tm r u eo 1 8 低 温 工 程 换 引 起 的功 耗 变 化 增 大 , 8 % 行 程 为 例 , 冷 机 制 以 0 制 冷 温 度 从 5 升 高 到 1 0K, 境 温度 为 一 0℃ 、3 0K 0 环 4 2 ℃ 和 6 ℃ 的 功 耗 减 小 量 分 别 为 l 、 6 w 和 0 0 w 1 1 . 。 7 5W 为等 比功线 , 细实线 为等环境温度 线 , 实线为等制冷 粗 温度 线。对于相 同的压缩机 行程 , 等环境 温度 线和等 制冷 温 度 线 均 接 近 于 直线 , 簇 之 间相 互 平 行 。 线 j 4 圳 冷 昔, W 图 6 同一 压 缩 机行 程 在 不 同 工作 图 4 环境 温 度 为 6 O℃ 。 同压 缩 机 行 程 制冷 性 能 不 Fi 4 Pe f r a e m a t f e e o pr s or g. r o m nc p wih di r nt c m es s r un ng-e pe a ur s ur o di t m r t e 环 境 温 度制 冷 性 能 比较 Fi . Pe f m a c ap a fe e g6 r or n em t di r nt s o e ts r und ng tm pe a ur o t k s a ur o i ?e r t eof60 C 环境温度 为 2 3℃ , 同 压 缩 机 行 程 时 , 量 随制 不 冷 冷 温 度 变 化 的 曲线 。对 于 压 缩 机 各 行 程 , 制 在 图 7是 压 缩 机 行 程 为 满 行 程 的 8 % 时 , 同 环 0 不 境 温 度 下 冷 量 随 制 冷 温 度 变 化 的 曲 线 。 当 环 境 温 度 为 一0 6 4 — 0℃ , 制 冷 温 度 为 5 — 1 0K 范 围 内 , 在 5 O 制 冷 量 随 制 冷 温 度 的 增 加 呈 现 较 线 性 的趋 势 。 冷温度 为 5 — 10K范围 内 , 冷量 随制 冷温度 几乎 0 o 制 呈 线 同 一 压 缩 机 行 程 不 同 环 境 温 度 图 5 环 境温 度 为 2 3℃ 时 。 冷 量 和 制 冷 温 度 的 关 系 制 Fi . M e s e c ln e f r a e a unc i f g5 a ur d oo i g p r o m nc s a f ton o c l nd t m pe a ur t i f r nt c m pr s o od e e r t e wi h d fe e o es r 冷 量 随 制 冷 温 度 变 化 曲 线 Fi . M e s e c o i r o m a e a u to g7 a ur d o lng pe f r nc s a f nc n i o he c l e e p r t e at d f e e f t o d nd t m e a ur i r nt so sa ur o t ke ts r undi -e pe at e o 3 ℃ ng t m r ur f2 sro u r und ng t m p r t e i -e e a ur s 缩 行 为 的0 膨 胀 机 行 程 固 定 为,妻 4结 论 机程满程 度 『 煮 8 机 行 对 % ,行 曼 满 程 一 ~ , 的 7 % , 胀 机 行 程 超 前 于 压 缩 机 7 。 图 6为 不 同 5 膨 6。 环 境 温 度 和 制 冷 温度 时 制 冷 机 的 性 能 曲线 。 图 中 虚 线 / 制 冷 机 在 不 同压 缩 机 行 程 、 0K 2W ( 转第 3 下 1页 ) 第 1 期 混合 工 质 自动 充 注 装 置 的研 制 l5 7 . 3 1 实验研究[ D] 北 京 : 国科 学 院 低温 技 术 实 验 中心 ,0 2 中 2 0 8 L oE C, o gM Q, F e oma cf 7 xuesr r — u G n WuJ .P r r n eo 0mi rsa e i f R1 t fg 1 L k h iN , r smh n, e k t rt n m 2 a sm Na a i a V n aa t h a G. A me h d fr e t ai g / to o si t m n ea t f f g rt n a rns o r ie i t一8 ℃ t ea r r g [ ] Itrai a re r ao 0 e rt e a e J nen t n l mp u n o J u n lo fie a i n, 0 9, 2: 9 - 0 o r a fRe r r t g o 2 0 3 8 2 9 0. t e c m p st n oh xu e t ec a g d t eh e ie o p . h o o i o ft e mit r o b h r e o g t e d sr d c m o. i t sto n cr u ai n i i g e sa e J e r e ao p r t g w t x i n i ic lto n a s lt g T rfi r t r e ai i mi — i n g o n h 9 刘 建 丽 , 茂 琼 , 剑 峰 , . 2 .5 公 吴 等 1 0 K 1 0 K温 区混 合 工 质 内 复 叠 节 流 制冷 机 的实 验 研 究 [ ] 低 温 工 程 ,0 1 2 4 -2 J. 2 0 , :0 4 . 1 An r y R. fie a i g m a h n p r t g c a a trsis u d r v r 0 de Rerg r t c i e o e ai h r c e it n e a i n n c — trs J . ro e is,0 0 5 : 3 1 1 u e [ ] C gnc 2 1 ,0 9 -0 . y 13 Al x e , h e , a e sr h Ch, ta . S u y o h e a i rih e e v A T ilA H b r to e 1 t d n t e b h vo n t e h a ec a gro ami dg sJueT o sn c o r J . d a c s n e t x h n ef x ao l- h m o ol [ ] A v n e e e i Cr o e i gn e i g ,2 0 , 5: 6 7— 6 5. y g n c En i e r n 0 0 4 16 17 O Sm x d r r e n m s c ag s[ ] Itr a o a J un lo R — U iee i r t a s h re J . nen t n l o ra f e fg a i f g r t n, 0 8 , r e ai 2 0 i o 31 : 1 5— 1 5. 14 15 Z a gSZ, u D B, n h n W Ya g G. Ex e i n at d n a c o u g r p p rme tlsu y o r s r ey y - 1 De k n 1 r i g J H,B a e H , ib Op i z t n o h r i g f d rk JM Sr i A. t miai ft e wo k n ui o l p rts J . o r a o h j n nvri —C E C aa [ ] Ju n l fZ ei g U i s yS I N E A,2 1 1 u a e t 0 0, 1 ( ):2 ?3 . 2 181 1 一 i aJueT o sn cl sae J . Cygnc 20 , 9 : 1 1 n ol-hm ood tg [ ] roeis,0 9 4 25 - + “ + - + “ + - * + + - + - + ? ( 接 第 1 页) 上 0 参 考 文 献 Ra e a g ,L wi M , L o E C, e 1 I e a c u e o t z t n db uhR e s u ta . n r n e t b p i a i t mi o 部 分 : 性 管有 无 气库 的研 究 [ ] 惯 J .低 温 与 超 导 ,0 8 6 9 : 一 2 0 ,3 ( ) 8 l 3. 9 Gu tfo sas n S, F a eB , R z n CF i lto fOs i ai g F u d lk a a iA D S mu a in o c l t l i l n Fo nr neT bnt C m ai nt Ohr dl[ ] lwi Iet cu eadIo p ro te es C .Ad n a s s o Mo . v nc s i y g n c En i e rn a e n Cro e i gn e ig, CEC , AI , M ev l P l i e, NY , 2 0 , l 0 6 5 1 9 - 5 4 1: 4 7 1 0 . f us tb e i rt s C o p l u erf g ao [ ] r e re r 2 0 0 6,51 : 9 6 A 5 - 7. Ad a c s i y o e i g n e i g v n e n Cr g n c En ie rn , B ret F a e, Ar a a z n . Ph s hf a d Co p e sb e F u d art lk s l n Ra a i a e S it n m r s i l l i 2 L w s M ,Ta l r R ,Br d e , e 1 I e a c ea ur e i A y o a lyP E ta . mp d n e M s emen s t D n m c i I et c u e [ . C o o l s 1 ,S r g r e y a is n n r n e T b s C] r eoe 3 pi e,N w a y r n a en o Ie a c u eth h f q e c n rsu e c] A dv ne s j f n  ̄ n eT b sa i r u n ya d pe sr [ g e Yo k,2 0 ,2 7 2 4 r 04 5 -8 . 11 3 C o e i n ie rn y r g n c E gn e ig, C EC ,2 0 0 8,5 1 8 1 9 3: 0 3— 0 0. L wi M ,Br d e ,Ra e a g ,a d Lu M e ur m e s e s A a ly P E dbuhR n o E. as e nt Do s n,C. Ra a i do z n ,A. Ro et ,T. Nu e ia i l t n o c l - b rs m rc l mu a i f S o Os i a l t gFudFo nIea c u e[ .Cy eoes1 i lilwinr neT bs c] rool 5,C lona n t r airi, f rn e , o P aeS i s n an r n eT b [ .C y c o r 1 , Sp i g r f h s hf n Ie a c u e C] roo l s 3 ti t e 2 0 , 61 2 0. 0 8 2 -7 l2 Va g e e S S, F a k lS H Nu rh s r n e me i a o e i g o u s tl u b - r lM d l fP laie T r u c n Ne r w Yo k,2 0 ,2 7. 7 . 0 4 6 2 3 4 L wi A ,Br d e e s M a ly P E, Ra e a g . I e a c e s r m e t f d b u hR mp d n e M a u e n s o l t lw i t oi V ses J .J u a o i c a i l n ie r e o nSe t esl[ ] o r l f o h nc g e- nF n c n B me aE n i g,2 0 n 0 3, 1 5 : 4 - 6 . 2 4 5 4 0 Iet c u e [ .A vn en C y g ncE g e r g me c n n r n eT b s C] d a c si roe i n i e n ,A r a a n i i I si t fP y i s n t u e o h sc ,2 0 , B : 5 7— 5 3. t 0 6 51 1 5 1 6 陶 文 铨 .数 值 传 热 学 ( 二 版 ) M] 第 [ .西 安 : 安 交 通 大 学 出版 西 5 E c n u , Ra d b u h, M ih e wi. I e t n e Tu e M o e s ra g L o y Ra e a g c a lLe s n ra e b d l 社 ,0 9 20. a dT er x ei na V riai [ .A v n e ro e i E — n hiE pr me t ei ct n C] d a c s n C g nc n l f o i y g n e i g CEC,2 0 i e rn , 0 4,4 : 4 5 1 9 9 1 8 —4 2 王福 军 .计 算 流 体 动 力 学 分 析 [ M] .北 京 : 华 大 学 出 版 社 , 清 2 0 . 0 4 6 胡 剑英 , 戴 巍 , 罗二 仓 , .脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的 研 究 第 三 等 部分: 性管调相能力的研 究 [] 惯 J .低 温 与 超 导 , 0 8 6( 0 : 2 0 ,3 1 ) 1 5 Fu n . sr sg ie O .Fu nn ,ht : / w f e ts— le t 3 U e ’ ud [ L] le t c t / w w. u nu e 6 I p l r .co m . s 1 . 6. 21 1 6 7 林建中, 晓 东, 阮 等. 流 体 力 学 [ ] M .北 京 : 华 大 学 出 版 社 , 清 2 0 0 5. 胡 剑英 , 戴 巍 , 罗二 仓 , 等 脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的研 究 第 一 部 分 : 向 进 气 模式 的研 究 [ ] 双 J .低 温 与 超 导 ,0 7 3 ( ) 4 8 2 0 , 6 1 : -. 胡剑英 , 戴 巍 , 二 仓 , 罗 等 脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的 研 究 第 二 - + -- + -- - 4-- 4-? ( 接 第 1 页) 上 8 制 冷 温 度 以及 环 境 温 度 下 的性 能 测 试 , 得 大 量 实 验 获 机效 率最佳 , 且不 同的 制冷 温 度 , 佳 压缩 机 行 程 并 最 不 同 ;2 斯 特 林 制 冷 机 在 较 大 一 个 制 冷 温 度 范 围 () 内 , 冷量 随制 冷温度 呈线 性增 加 。 制 参 考 文 献 1 Ro s R G r B y e R . An Ov r iw o s J , o l F e v e fNAS S a e Cr o o l rP o A p c y e o e r 数 据 , 下 一 步 的 研 发 工 作 提 供 事 实 依 据 。大 量 的 实 为 验 结 果 表 明 , 制 冷 机 对 环 境 温 度 具 有 广 泛 的 适 应 该 性 , 过 了 一4 — 6 通 0 O℃ 的 环 境 温 度 的 考 核 ; 冷 机 在 制 制 冷 温 度 为 5 — 10 K, 可 以 平 稳 高 效 运 行 , 以 0 O 均 所 制 冷 机 具 有 广 泛 的制 冷 温 度 适 应 性 ; 冷 机 的压 缩 机 制 行 程 可 以 在 4 % 一 9 % 范 围 内 进 行 任 意 调 节 , 应 0 0 可 对不 同功耗及 冷量需 求 的场合 。 从 大 量 实 验 数 据 中 , 得 到 以 下 结 论 : 1 对 于 还 () ga s 2 0 C] ro l s 4 nen t n l ro olrC nee c , rm - 0 6[ .C y o rl ,I t ai a C c oe o f n e e r o y r I c ,B ud r C ,2 0 n . o le , O 0 7. 2 J G L ol gss m f p cp l ao [ ] Cyeo r,19 i .C oi yt o saeapi t n J n e r ci rool s 9 9 e ( 0 7 77 0 1 ):8 —9 . Ba ioW.D i not l ytm frasrn roolr J .C o r eadcnr s otl gC eo [ ] r - v os e ii y e y c oes 1 9 ( 0): 9 —9 . o lr, 9 9 1 7 17 4 固定 的 的膨胀机 行程 , 存在 最优 的压缩 机行 程使得 整



  2W斯特林制冷机全性能实验研究_能源/化工_工程科技_专业资料。21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯

  21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯 特 林 制 冷 机 全 性 能 实 验 研 究 0K/ 韦孟 柳 杨 开 响 刘 冬毓 吴 亦农 (中 国 科 学 院 上 海 技 术 物 理 研 究 所 上海 20 8 ) 0 0 3 摘 要 :0K 2W 斯 特 林 制 冷 机 是 上 海技 术 物 理 研 究 所 自行 研 制 的 分 置 式 牛 津 型 制 冷 机 。 为 验 8 / 证 斯 特 林 制 冷 机 在 各 种 工 况 下 的 广 泛 适 应 性 , 对 8 / 制 冷 机 进 行 实验 , 试 制 冷 机 在 不 同压 针 0K 2W 测 缩 机 行 程 、 冷 温 度 以及 环 境 温度 下 的 全 性 能特 性 , 结 斯 特 林 制 冷 机 部 分 实用 的规 律 。 制 总 关 键 词 : 特 林 制 冷 机 热 环 境 适 应 性 压 缩 机 行 程 斯 中 图 分 类 号 :B 5 T 61 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :0 06 1 (0) 10 1-3 10 —5 6 2 1 0 —0 60 1 Ex e i e t lr s a c f t r a r o m a e p r m n a e e r h o he m lpe f r nc o 0 K/ i l r o o l r n8 2 W Stri ng c y c o e W e e g i Ya g Ka x a g L u Do g u W u Yi n i M n lu n ii n i n y no g ( h n h iIsi tfTeh ia h sc , hn s a e fS in e S a g a0 0 3, hn ) S a g a n tueo c nc l y is C ieeAc d myo ce c , h n h i2 0 8 C ia t P A b t a t: 0 K/ W pi— tri g Cr o o lr wad v lp d b h n h iI si t fT c n c lP y — sr c 8 2 s ltSiln y c oe s e e o e y S a g a n t u e o e h ia h s t i s T o l r S c o i g p ro ma c s t se ie t e c o e s o e a e td f r n h r a n io c . he c o e ’ o l e f r n e wa e t d wh l h o l rwa p r t d a i e e tt e m le v r n— n f me t ,r fie ain t mpea u e n o r s o to e n s e rg r to e r t r sa d c mp e s rsr k s,wh c e n tae h tS iln r o o lr a ih d mo sr td t a tri g cy c oe sh d v s p lc b l y t i e e tc n iin . n e iso a fS il r o o lr wa 0 n a ta p ia i to d f r n o d t s a d a s re flwso tri cy c o es’ i f o ng s fu d. K e r s:S il g c y c o e ;t e ma d p a ii y wo d t i r o o l r h r l a a t b l y; c m p e s r so e rn t o r so t k s 实验 , 测试 制 冷 机 在 不 同压 缩 机 行 程 、 同制 冷 温 不 度 以 及 不 同 环 境 温 度 下 的 热 力 性 能 , 对 其 规 律 进 并 随 着 斯 特 林 制 冷 技 术 的 E益 成 熟 , 来 越 多 的应 t 越 用 于 各 种 空 问 项 目 , 内 对 斯 特 林 制 冷 机 的 需 求 国 逐 渐 增 大 。但 斯 特 林 制 冷 机 的研 发 周 期 较 长 , 现 有 对 制 冷 机 的 全 性 能 的 实 验 研 究 一 方 面 , 制 冷 机 开 发 者 为 行研 究 。 2 实 验 装 置 实验 装置如 图 1 将 制 冷机 置 于 高低 温 箱 中 , , 箱 内温 度 可 以 在 一6 0℃ 到 l 0 ℃ 之 间 调 节 , 度 均 匀 5 温 将来 的改 进提供 反馈 信 息 , 短研 发周 期 ; 缩 另一 方 面 也 为 方 便 用 户 在 使 用 过 程 中 根 据 需 求 对 制 冷 机 的 运 行参数进 行调节 。 度 小 于 2 ℃ ; 缩 机 和 膨 胀 机 的 行 程 通 过 自制 L D 压 V T 位 移 传 感 器 进 行 测 量 , 反 馈 到 电控 箱 精 确 控 制 制 冷 并 机 的 行 程 大 小 和 相 位 ; 头 温 度 采 用 四 线 冷 T O 测 量 , 通 过 数 据 采 集 系 统 进 行 实 时 测 量 , 节 加 热 并 调 片功率 以控制 冷头温度 。 牛 津 型 分 置 式 斯 特 林 制 冷 机。 控 制 系 统 可 ‘的 以 分 别 控 制 膨 胀 机 和 压 缩 机 活 塞 行 程 及 相 位 。 本 文 采 用 8 / 牛 津 型 斯 特 林 制 冷 机 进 行 全 性 能 0K 2W 收 稿 日期 :0 0 1 -6 修 订 日期 :01 —2 0 2 1 — l1 ; 2 10 —2 作者 简 介 : 孟 柳 , ,6岁 , 士 研 究 生 。 韦 女 2 硕 第 1 期 8 / 斯 特林 制 冷 机 全 性 能 实验 研究 0K 2W 高 低 温 箱控 制 区域 缩 机 厂 —\ — _ -- -- -L - - - . 1 7 膨 胀 机 干 控 电 源 旱 + f T 侍 移信 号l ,... ...一 .. ..1 … 直 流 电 源 l l L VDT LD v \。 / ] 日 I 功汁 率 弋广 ’ () 冷 仉 实 物 图 a制 图 1 制 冷 机 及 实 验 装 置 示 意 图 Fi 1 S he atc di r m r o ooe g. c m i ag a ofc y c lr and e xpe i e ppa a us rm nta rt ——0 —— Ⅵ6 叶 T l 0 ( ) 验 装 置 示 意 b实 实 验 过 程 中 , 于 高 温 和 低 温 实 验 , 机 前 对 制 对 开 线 。 对 于 同 一 压 缩 机 行 程 , 着 制 冷 量 的 增 大 , 冷 随 制 冷机预 热或 预冷 1 0h以上 , 保 机 身 及 冷 头 温度 与 确 环 境 温 度 一 致 ; 冷 机 性 能 数 据 的 采 集 , 要 保 证 环 制 都 温度 升高 、 压缩 机输 入 功 减 小 , 比功 减小 。对 不 同压 缩 机 行 程 同 一 制 冷 温 度 , 压 缩 机 行 程 从 9 % 减 小 当 0 境温度 已达 到规定 的试验 温 度范 围 , 头温 度 在前 1 冷 h达 到 指 定 温 度 , 且 在 前 1h内 变 化 小 于 0 2o 确 并 .C, 保实验 数据 的可靠 和稳 定性 。 3 实 验 结 果 与 分 析 到 4 % 时 , 冷量 衰减严 重 , 8 0 制 以 0K为 例 , 衰减 量 为 2 6W , 比 功 均 维 持 在 1 w 到 1 w 之 间 。 . 但 2 w/ 6 w/ 这 张 图上 还反 映 了每 个运 行参 数下制 冷机 整机效 率 。 以 8 为 例 , 压 缩 机 行 程 从 9 % 减 小 到 7 % , 0K 当 0 0 比 功 减 小 , 机 性 效 率 提 高 ; 压 缩 机 行 程 从 7 % 减 小 整 当 0 到 4% , 0 比功 增 大 , 机 效 率 降 低 , 当 压 缩 机 行 程 整 即 为 7 % 时 , 机 效率 最高 。 0 整 环 境 温 度 为 常 温 ( 3q 和 高 温 ( 0℃ ) , 冷 2C) 6 时 制 首 先 讨 论 压 缩 机 行 程 对 制 冷 机 性 能 的 影 响 。 固 定 环 境 温 度 , 膨 胀 机 行 程 固定 为 满 行 程 的 7 % , 将 5 并 超 前 于 压 缩 机 7 。 图 2是 环 境 温 度 为 一 0c 时 制 冷 6, 4 = I 机 在 不 同 制 冷 温 度 和 压 缩 机 行 程 的 性 能 图 。 图 中 虚 线 为 等 比功 线 即 压 缩 机 输 人 电 功 与 制 冷 量 之 比 , 实 粗 机性 能 随制冷 温度及 压 缩 机 行 程变 化 的规律 与 低 温 (一 0℃ ) 4 时类 似 , 随着环 境温 度升 高 , 图形 整体 向左 上 方 偏 移 , 图 3和 图 4 值 得 注 意 的 是 , 着 环 境 见 。 随 温 度 的 升 高 , 行 程 线 的倾 斜 度 增 大 , 制 冷 温 度 变 等 即 线为 等制冷 温度 线 , 细实 线 为等压 缩机行 程线 。 制冷最, w 图 2 环 境 温 度 为 一4 0℃ , 同压 缩 机 行 程 制 冷 性 能 不 Fi 2 Pe f r a c a t f e e o p e s r g. r o m n e m p wi h dif r nt c m r s o 制 冷 景, w s o s a ur o t ke ts r undi g-e pe at r n tm r u e of 一4 ℃ 0 图 3 环 境 温 度 为 2 ℃ , 同 压缩 机行 程制 冷 性 能 3 不 Fi 3 Pe f r a e m ap wih f e e o pr s o g. r o m nc t dif r nt c m es r 从 图 2中 看 到 , 行 程 线 接 近 一 条 斜 率 为 负 的 直 等 sok s a ur o t e ts r undi ng?e pe at r f23 ℃ tm r u eo 1 8 低 温 工 程 换 引 起 的功 耗 变 化 增 大 , 8 % 行 程 为 例 , 冷 机 制 以 0 制 冷 温 度 从 5 升 高 到 1 0K, 境 温度 为 一 0℃ 、3 0K 0 环 4 2 ℃ 和 6 ℃ 的 功 耗 减 小 量 分 别 为 l 、 6 w 和 0 0 w 1 1 . 。 7 5W 为等 比功线 , 细实线 为等环境温度 线 , 实线为等制冷 粗 温度 线。对于相 同的压缩机 行程 , 等环境 温度 线和等 制冷 温 度 线 均 接 近 于 直线 , 簇 之 间相 互 平 行 。 线 j 4 圳 冷 昔, W 图 6 同一 压 缩 机行 程 在 不 同 工作 图 4 环境 温 度 为 6 O℃ 。 同压 缩 机 行 程 制冷 性 能 不 Fi 4 Pe f r a e m a t f e e o pr s or g. r o m nc p wih di r nt c m es s r un ng-e pe a ur s ur o di t m r t e 环 境 温 度制 冷 性 能 比较 Fi . Pe f m a c ap a fe e g6 r or n em t di r nt s o e ts r und ng tm pe a ur o t k s a ur o i ?e r t eof60 C 环境温度 为 2 3℃ , 同 压 缩 机 行 程 时 , 量 随制 不 冷 冷 温 度 变 化 的 曲线 。对 于 压 缩 机 各 行 程 , 制 在 图 7是 压 缩 机 行 程 为 满 行 程 的 8 % 时 , 同 环 0 不 境 温 度 下 冷 量 随 制 冷 温 度 变 化 的 曲 线 。 当 环 境 温 度 为 一0 6 4 — 0℃ , 制 冷 温 度 为 5 — 1 0K 范 围 内 , 在 5 O 制 冷 量 随 制 冷 温 度 的 增 加 呈 现 较 线 性 的趋 势 。 冷温度 为 5 — 10K范围 内 , 冷量 随制 冷温度 几乎 0 o 制 呈 线 同 一 压 缩 机 行 程 不 同 环 境 温 度 图 5 环 境温 度 为 2 3℃ 时 。 冷 量 和 制 冷 温 度 的 关 系 制 Fi . M e s e c ln e f r a e a unc i f g5 a ur d oo i g p r o m nc s a f ton o c l nd t m pe a ur t i f r nt c m pr s o od e e r t e wi h d fe e o es r 冷 量 随 制 冷 温 度 变 化 曲 线 Fi . M e s e c o i r o m a e a u to g7 a ur d o lng pe f r nc s a f nc n i o he c l e e p r t e at d f e e f t o d nd t m e a ur i r nt so sa ur o t ke ts r undi -e pe at e o 3 ℃ ng t m r ur f2 sro u r und ng t m p r t e i -e e a ur s 缩 行 为 的0 膨 胀 机 行 程 固 定 为,妻 4结 论 机程满程 度 『 煮 8 机 行 对 % ,行 曼 满 程 一 ~ , 的 7 % , 胀 机 行 程 超 前 于 压 缩 机 7 。 图 6为 不 同 5 膨 6。 环 境 温 度 和 制 冷 温度 时 制 冷 机 的 性 能 曲线 。 图 中 虚 线 / 制 冷 机 在 不 同压 缩 机 行 程 、 0K 2W ( 转第 3 下 1页 ) 第 1 期 混合 工 质 自动 充 注 装 置 的研 制 l5 7 . 3 1 实验研究[ D] 北 京 : 国科 学 院 低温 技 术 实 验 中心 ,0 2 中 2 0 8 L oE C, o gM Q, F e oma cf 7 xuesr r — u G n WuJ .P r r n eo 0mi rsa e i f R1 t fg 1 L k h iN , r smh n, e k t rt n m 2 a sm Na a i a V n aa t h a G. A me h d fr e t ai g / to o si t m n ea t f f g rt n a rns o r ie i t一8 ℃ t ea r r g [ ] Itrai a re r ao 0 e rt e a e J nen t n l mp u n o J u n lo fie a i n, 0 9, 2: 9 - 0 o r a fRe r r t g o 2 0 3 8 2 9 0. t e c m p st n oh xu e t ec a g d t eh e ie o p . h o o i o ft e mit r o b h r e o g t e d sr d c m o. i t sto n cr u ai n i i g e sa e J e r e ao p r t g w t x i n i ic lto n a s lt g T rfi r t r e ai i mi — i n g o n h 9 刘 建 丽 , 茂 琼 , 剑 峰 , . 2 .5 公 吴 等 1 0 K 1 0 K温 区混 合 工 质 内 复 叠 节 流 制冷 机 的实 验 研 究 [ ] 低 温 工 程 ,0 1 2 4 -2 J. 2 0 , :0 4 . 1 An r y R. fie a i g m a h n p r t g c a a trsis u d r v r 0 de Rerg r t c i e o e ai h r c e it n e a i n n c — trs J . ro e is,0 0 5 : 3 1 1 u e [ ] C gnc 2 1 ,0 9 -0 . y 13 Al x e , h e , a e sr h Ch, ta . S u y o h e a i rih e e v A T ilA H b r to e 1 t d n t e b h vo n t e h a ec a gro ami dg sJueT o sn c o r J . d a c s n e t x h n ef x ao l- h m o ol [ ] A v n e e e i Cr o e i gn e i g ,2 0 , 5: 6 7— 6 5. y g n c En i e r n 0 0 4 16 17 O Sm x d r r e n m s c ag s[ ] Itr a o a J un lo R — U iee i r t a s h re J . nen t n l o ra f e fg a i f g r t n, 0 8 , r e ai 2 0 i o 31 : 1 5— 1 5. 14 15 Z a gSZ, u D B, n h n W Ya g G. Ex e i n at d n a c o u g r p p rme tlsu y o r s r ey y - 1 De k n 1 r i g J H,B a e H , ib Op i z t n o h r i g f d rk JM Sr i A. t miai ft e wo k n ui o l p rts J . o r a o h j n nvri —C E C aa [ ] Ju n l fZ ei g U i s yS I N E A,2 1 1 u a e t 0 0, 1 ( ):2 ?3 . 2 181 1 一 i aJueT o sn cl sae J . Cygnc 20 , 9 : 1 1 n ol-hm ood tg [ ] roeis,0 9 4 25 - + “ + - + “ + - * + + - + - + ? ( 接 第 1 页) 上 0 参 考 文 献 Ra e a g ,L wi M , L o E C, e 1 I e a c u e o t z t n db uhR e s u ta . n r n e t b p i a i t mi o 部 分 : 性 管有 无 气库 的研 究 [ ] 惯 J .低 温 与 超 导 ,0 8 6 9 : 一 2 0 ,3 ( ) 8 l 3. 9 Gu tfo sas n S, F a eB , R z n CF i lto fOs i ai g F u d lk a a iA D S mu a in o c l t l i l n Fo nr neT bnt C m ai nt Ohr dl[ ] lwi Iet cu eadIo p ro te es C .Ad n a s s o Mo . v nc s i y g n c En i e rn a e n Cro e i gn e ig, CEC , AI , M ev l P l i e, NY , 2 0 , l 0 6 5 1 9 - 5 4 1: 4 7 1 0 . f us tb e i rt s C o p l u erf g ao [ ] r e re r 2 0 0 6,51 : 9 6 A 5 - 7. Ad a c s i y o e i g n e i g v n e n Cr g n c En ie rn , B ret F a e, Ar a a z n . Ph s hf a d Co p e sb e F u d art lk s l n Ra a i a e S it n m r s i l l i 2 L w s M ,Ta l r R ,Br d e , e 1 I e a c ea ur e i A y o a lyP E ta . mp d n e M s emen s t D n m c i I et c u e [ . C o o l s 1 ,S r g r e y a is n n r n e T b s C] r eoe 3 pi e,N w a y r n a en o Ie a c u eth h f q e c n rsu e c] A dv ne s j f n  ̄ n eT b sa i r u n ya d pe sr [ g e Yo k,2 0 ,2 7 2 4 r 04 5 -8 . 11 3 C o e i n ie rn y r g n c E gn e ig, C EC ,2 0 0 8,5 1 8 1 9 3: 0 3— 0 0. L wi M ,Br d e ,Ra e a g ,a d Lu M e ur m e s e s A a ly P E dbuhR n o E. as e nt Do s n,C. Ra a i do z n ,A. Ro et ,T. Nu e ia i l t n o c l - b rs m rc l mu a i f S o Os i a l t gFudFo nIea c u e[ .Cy eoes1 i lilwinr neT bs c] rool 5,C lona n t r airi, f rn e , o P aeS i s n an r n eT b [ .C y c o r 1 , Sp i g r f h s hf n Ie a c u e C] roo l s 3 ti t e 2 0 , 61 2 0. 0 8 2 -7 l2 Va g e e S S, F a k lS H Nu rh s r n e me i a o e i g o u s tl u b - r lM d l fP laie T r u c n Ne r w Yo k,2 0 ,2 7. 7 . 0 4 6 2 3 4 L wi A ,Br d e e s M a ly P E, Ra e a g . I e a c e s r m e t f d b u hR mp d n e M a u e n s o l t lw i t oi V ses J .J u a o i c a i l n ie r e o nSe t esl[ ] o r l f o h nc g e- nF n c n B me aE n i g,2 0 n 0 3, 1 5 : 4 - 6 . 2 4 5 4 0 Iet c u e [ .A vn en C y g ncE g e r g me c n n r n eT b s C] d a c si roe i n i e n ,A r a a n i i I si t fP y i s n t u e o h sc ,2 0 , B : 5 7— 5 3. t 0 6 51 1 5 1 6 陶 文 铨 .数 值 传 热 学 ( 二 版 ) M] 第 [ .西 安 : 安 交 通 大 学 出版 西 5 E c n u , Ra d b u h, M ih e wi. I e t n e Tu e M o e s ra g L o y Ra e a g c a lLe s n ra e b d l 社 ,0 9 20. a dT er x ei na V riai [ .A v n e ro e i E — n hiE pr me t ei ct n C] d a c s n C g nc n l f o i y g n e i g CEC,2 0 i e rn , 0 4,4 : 4 5 1 9 9 1 8 —4 2 王福 军 .计 算 流 体 动 力 学 分 析 [ M] .北 京 : 华 大 学 出 版 社 , 清 2 0 . 0 4 6 胡 剑英 , 戴 巍 , 罗二 仓 , .脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的 研 究 第 三 等 部分: 性管调相能力的研 究 [] 惯 J .低 温 与 超 导 , 0 8 6( 0 : 2 0 ,3 1 ) 1 5 Fu n . sr sg ie O .Fu nn ,ht : / w f e ts— le t 3 U e ’ ud [ L] le t c t / w w. u nu e 6 I p l r .co m . s 1 . 6. 21 1 6 7 林建中, 晓 东, 阮 等. 流 体 力 学 [ ] M .北 京 : 华 大 学 出 版 社 , 清 2 0 0 5. 胡 剑英 , 戴 巍 , 罗二 仓 , 等 脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的研 究 第 一 部 分 : 向 进 气 模式 的研 究 [ ] 双 J .低 温 与 超 导 ,0 7 3 ( ) 4 8 2 0 , 6 1 : -. 胡剑英 , 戴 巍 , 二 仓 , 罗 等 脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的 研 究 第 二 - + -- + -- - 4-- 4-? ( 接 第 1 页) 上 8 制 冷 温 度 以及 环 境 温 度 下 的性 能 测 试 , 得 大 量 实 验 获 机效 率最佳 , 且不 同的 制冷 温 度 , 佳 压缩 机 行 程 并 最 不 同 ;2 斯 特 林 制 冷 机 在 较 大 一 个 制 冷 温 度 范 围 () 内 , 冷量 随制 冷温度 呈线 性增 加 。 制 参 考 文 献 1 Ro s R G r B y e R . An Ov r iw o s J , o l F e v e fNAS S a e Cr o o l rP o A p c y e o e r 数 据 , 下 一 步 的 研 发 工 作 提 供 事 实 依 据 。大 量 的 实 为 验 结 果 表 明 , 制 冷 机 对 环 境 温 度 具 有 广 泛 的 适 应 该 性 , 过 了 一4 — 6 通 0 O℃ 的 环 境 温 度 的 考 核 ; 冷 机 在 制 制 冷 温 度 为 5 — 10 K, 可 以 平 稳 高 效 运 行 , 以 0 O 均 所 制 冷 机 具 有 广 泛 的制 冷 温 度 适 应 性 ; 冷 机 的压 缩 机 制 行 程 可 以 在 4 % 一 9 % 范 围 内 进 行 任 意 调 节 , 应 0 0 可 对不 同功耗及 冷量需 求 的场合 。 从 大 量 实 验 数 据 中 , 得 到 以 下 结 论 : 1 对 于 还 () ga s 2 0 C] ro l s 4 nen t n l ro olrC nee c , rm - 0 6[ .C y o rl ,I t ai a C c oe o f n e e r o y r I c ,B ud r C ,2 0 n . o le , O 0 7. 2 J G L ol gss m f p cp l ao [ ] Cyeo r,19 i .C oi yt o saeapi t n J n e r ci rool s 9 9 e ( 0 7 77 0 1 ):8 —9 . Ba ioW.D i not l ytm frasrn roolr J .C o r eadcnr s otl gC eo [ ] r - v os e ii y e y c oes 1 9 ( 0): 9 —9 . o lr, 9 9 1 7 17 4 固定 的 的膨胀机 行程 , 存在 最优 的压缩 机行 程使得 整



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  2W斯特林制冷机全性能实验研究_能源/化工_工程科技_专业资料。21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯

  21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯 特 林 制 冷 机 全 性 能 实 验 研 究 0K/ 韦孟 柳 杨 开 响 刘 冬毓 吴 亦农 (中 国 科 学 院 上 海 技 术 物 理 研 究 所 上海 20 8 ) 0 0 3 摘 要 :0K 2W 斯 特 林 制 冷 机 是 上 海技 术 物 理 研 究 所 自行 研 制 的 分 置 式 牛 津 型 制 冷 机 。 为 验 8 / 证 斯 特 林 制 冷 机 在 各 种 工 况 下 的 广 泛 适 应 性 , 对 8 / 制 冷 机 进 行 实验 , 试 制 冷 机 在 不 同压 针 0K 2W 测 缩 机 行 程 、 冷 温 度 以及 环 境 温度 下 的 全 性 能特 性 , 结 斯 特 林 制 冷 机 部 分 实用 的规 律 。 制 总 关 键 词 : 特 林 制 冷 机 热 环 境 适 应 性 压 缩 机 行 程 斯 中 图 分 类 号 :B 5 T 61 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :0 06 1 (0) 10 1-3 10 —5 6 2 1 0 —0 60 1 Ex e i e t lr s a c f t r a r o m a e p r m n a e e r h o he m lpe f r nc o 0 K/ i l r o o l r n8 2 W Stri ng c y c o e W e e g i Ya g Ka x a g L u Do g u W u Yi n i M n lu n ii n i n y no g ( h n h iIsi tfTeh ia h sc , hn s a e fS in e S a g a0 0 3, hn ) S a g a n tueo c nc l y is C ieeAc d myo ce c , h n h i2 0 8 C ia t P A b t a t: 0 K/ W pi— tri g Cr o o lr wad v lp d b h n h iI si t fT c n c lP y — sr c 8 2 s ltSiln y c oe s e e o e y S a g a n t u e o e h ia h s t i s T o l r S c o i g p ro ma c s t se ie t e c o e s o e a e td f r n h r a n io c . he c o e ’ o l e f r n e wa e t d wh l h o l rwa p r t d a i e e tt e m le v r n— n f me t ,r fie ain t mpea u e n o r s o to e n s e rg r to e r t r sa d c mp e s rsr k s,wh c e n tae h tS iln r o o lr a ih d mo sr td t a tri g cy c oe sh d v s p lc b l y t i e e tc n iin . n e iso a fS il r o o lr wa 0 n a ta p ia i to d f r n o d t s a d a s re flwso tri cy c o es’ i f o ng s fu d. K e r s:S il g c y c o e ;t e ma d p a ii y wo d t i r o o l r h r l a a t b l y; c m p e s r so e rn t o r so t k s 实验 , 测试 制 冷 机 在 不 同压 缩 机 行 程 、 同制 冷 温 不 度 以 及 不 同 环 境 温 度 下 的 热 力 性 能 , 对 其 规 律 进 并 随 着 斯 特 林 制 冷 技 术 的 E益 成 熟 , 来 越 多 的应 t 越 用 于 各 种 空 问 项 目 , 内 对 斯 特 林 制 冷 机 的 需 求 国 逐 渐 增 大 。但 斯 特 林 制 冷 机 的研 发 周 期 较 长 , 现 有 对 制 冷 机 的 全 性 能 的 实 验 研 究 一 方 面 , 制 冷 机 开 发 者 为 行研 究 。 2 实 验 装 置 实验 装置如 图 1 将 制 冷机 置 于 高低 温 箱 中 , , 箱 内温 度 可 以 在 一6 0℃ 到 l 0 ℃ 之 间 调 节 , 度 均 匀 5 温 将来 的改 进提供 反馈 信 息 , 短研 发周 期 ; 缩 另一 方 面 也 为 方 便 用 户 在 使 用 过 程 中 根 据 需 求 对 制 冷 机 的 运 行参数进 行调节 。 度 小 于 2 ℃ ; 缩 机 和 膨 胀 机 的 行 程 通 过 自制 L D 压 V T 位 移 传 感 器 进 行 测 量 , 反 馈 到 电控 箱 精 确 控 制 制 冷 并 机 的 行 程 大 小 和 相 位 ; 头 温 度 采 用 四 线 冷 T O 测 量 , 通 过 数 据 采 集 系 统 进 行 实 时 测 量 , 节 加 热 并 调 片功率 以控制 冷头温度 。 牛 津 型 分 置 式 斯 特 林 制 冷 机。 控 制 系 统 可 ‘的 以 分 别 控 制 膨 胀 机 和 压 缩 机 活 塞 行 程 及 相 位 。 本 文 采 用 8 / 牛 津 型 斯 特 林 制 冷 机 进 行 全 性 能 0K 2W 收 稿 日期 :0 0 1 -6 修 订 日期 :01 —2 0 2 1 — l1 ; 2 10 —2 作者 简 介 : 孟 柳 , ,6岁 , 士 研 究 生 。 韦 女 2 硕 第 1 期 8 / 斯 特林 制 冷 机 全 性 能 实验 研究 0K 2W 高 低 温 箱控 制 区域 缩 机 厂 —\ — _ -- -- -L - - - . 1 7 膨 胀 机 干 控 电 源 旱 + f T 侍 移信 号l ,... ...一 .. ..1 … 直 流 电 源 l l L VDT LD v \。 / ] 日 I 功汁 率 弋广 ’ () 冷 仉 实 物 图 a制 图 1 制 冷 机 及 实 验 装 置 示 意 图 Fi 1 S he atc di r m r o ooe g. c m i ag a ofc y c lr and e xpe i e ppa a us rm nta rt ——0 —— Ⅵ6 叶 T l 0 ( ) 验 装 置 示 意 b实 实 验 过 程 中 , 于 高 温 和 低 温 实 验 , 机 前 对 制 对 开 线 。 对 于 同 一 压 缩 机 行 程 , 着 制 冷 量 的 增 大 , 冷 随 制 冷机预 热或 预冷 1 0h以上 , 保 机 身 及 冷 头 温度 与 确 环 境 温 度 一 致 ; 冷 机 性 能 数 据 的 采 集 , 要 保 证 环 制 都 温度 升高 、 压缩 机输 入 功 减 小 , 比功 减小 。对 不 同压 缩 机 行 程 同 一 制 冷 温 度 , 压 缩 机 行 程 从 9 % 减 小 当 0 境温度 已达 到规定 的试验 温 度范 围 , 头温 度 在前 1 冷 h达 到 指 定 温 度 , 且 在 前 1h内 变 化 小 于 0 2o 确 并 .C, 保实验 数据 的可靠 和稳 定性 。 3 实 验 结 果 与 分 析 到 4 % 时 , 冷量 衰减严 重 , 8 0 制 以 0K为 例 , 衰减 量 为 2 6W , 比 功 均 维 持 在 1 w 到 1 w 之 间 。 . 但 2 w/ 6 w/ 这 张 图上 还反 映 了每 个运 行参 数下制 冷机 整机效 率 。 以 8 为 例 , 压 缩 机 行 程 从 9 % 减 小 到 7 % , 0K 当 0 0 比 功 减 小 , 机 性 效 率 提 高 ; 压 缩 机 行 程 从 7 % 减 小 整 当 0 到 4% , 0 比功 增 大 , 机 效 率 降 低 , 当 压 缩 机 行 程 整 即 为 7 % 时 , 机 效率 最高 。 0 整 环 境 温 度 为 常 温 ( 3q 和 高 温 ( 0℃ ) , 冷 2C) 6 时 制 首 先 讨 论 压 缩 机 行 程 对 制 冷 机 性 能 的 影 响 。 固 定 环 境 温 度 , 膨 胀 机 行 程 固定 为 满 行 程 的 7 % , 将 5 并 超 前 于 压 缩 机 7 。 图 2是 环 境 温 度 为 一 0c 时 制 冷 6, 4 = I 机 在 不 同 制 冷 温 度 和 压 缩 机 行 程 的 性 能 图 。 图 中 虚 线 为 等 比功 线 即 压 缩 机 输 人 电 功 与 制 冷 量 之 比 , 实 粗 机性 能 随制冷 温度及 压 缩 机 行 程变 化 的规律 与 低 温 (一 0℃ ) 4 时类 似 , 随着环 境温 度升 高 , 图形 整体 向左 上 方 偏 移 , 图 3和 图 4 值 得 注 意 的 是 , 着 环 境 见 。 随 温 度 的 升 高 , 行 程 线 的倾 斜 度 增 大 , 制 冷 温 度 变 等 即 线为 等制冷 温度 线 , 细实 线 为等压 缩机行 程线 。 制冷最, w 图 2 环 境 温 度 为 一4 0℃ , 同压 缩 机 行 程 制 冷 性 能 不 Fi 2 Pe f r a c a t f e e o p e s r g. r o m n e m p wi h dif r nt c m r s o 制 冷 景, w s o s a ur o t ke ts r undi g-e pe at r n tm r u e of 一4 ℃ 0 图 3 环 境 温 度 为 2 ℃ , 同 压缩 机行 程制 冷 性 能 3 不 Fi 3 Pe f r a e m ap wih f e e o pr s o g. r o m nc t dif r nt c m es r 从 图 2中 看 到 , 行 程 线 接 近 一 条 斜 率 为 负 的 直 等 sok s a ur o t e ts r undi ng?e pe at r f23 ℃ tm r u eo 1 8 低 温 工 程 换 引 起 的功 耗 变 化 增 大 , 8 % 行 程 为 例 , 冷 机 制 以 0 制 冷 温 度 从 5 升 高 到 1 0K, 境 温度 为 一 0℃ 、3 0K 0 环 4 2 ℃ 和 6 ℃ 的 功 耗 减 小 量 分 别 为 l 、 6 w 和 0 0 w 1 1 . 。 7 5W 为等 比功线 , 细实线 为等环境温度 线 , 实线为等制冷 粗 温度 线。对于相 同的压缩机 行程 , 等环境 温度 线和等 制冷 温 度 线 均 接 近 于 直线 , 簇 之 间相 互 平 行 。 线 j 4 圳 冷 昔, W 图 6 同一 压 缩 机行 程 在 不 同 工作 图 4 环境 温 度 为 6 O℃ 。 同压 缩 机 行 程 制冷 性 能 不 Fi 4 Pe f r a e m a t f e e o pr s or g. r o m nc p wih di r nt c m es s r un ng-e pe a ur s ur o di t m r t e 环 境 温 度制 冷 性 能 比较 Fi . Pe f m a c ap a fe e g6 r or n em t di r nt s o e ts r und ng tm pe a ur o t k s a ur o i ?e r t eof60 C 环境温度 为 2 3℃ , 同 压 缩 机 行 程 时 , 量 随制 不 冷 冷 温 度 变 化 的 曲线 。对 于 压 缩 机 各 行 程 , 制 在 图 7是 压 缩 机 行 程 为 满 行 程 的 8 % 时 , 同 环 0 不 境 温 度 下 冷 量 随 制 冷 温 度 变 化 的 曲 线 。 当 环 境 温 度 为 一0 6 4 — 0℃ , 制 冷 温 度 为 5 — 1 0K 范 围 内 , 在 5 O 制 冷 量 随 制 冷 温 度 的 增 加 呈 现 较 线 性 的趋 势 。 冷温度 为 5 — 10K范围 内 , 冷量 随制 冷温度 几乎 0 o 制 呈 线 同 一 压 缩 机 行 程 不 同 环 境 温 度 图 5 环 境温 度 为 2 3℃ 时 。 冷 量 和 制 冷 温 度 的 关 系 制 Fi . M e s e c ln e f r a e a unc i f g5 a ur d oo i g p r o m nc s a f ton o c l nd t m pe a ur t i f r nt c m pr s o od e e r t e wi h d fe e o es r 冷 量 随 制 冷 温 度 变 化 曲 线 Fi . M e s e c o i r o m a e a u to g7 a ur d o lng pe f r nc s a f nc n i o he c l e e p r t e at d f e e f t o d nd t m e a ur i r nt so sa ur o t ke ts r undi -e pe at e o 3 ℃ ng t m r ur f2 sro u r und ng t m p r t e i -e e a ur s 缩 行 为 的0 膨 胀 机 行 程 固 定 为,妻 4结 论 机程满程 度 『 煮 8 机 行 对 % ,行 曼 满 程 一 ~ , 的 7 % , 胀 机 行 程 超 前 于 压 缩 机 7 。 图 6为 不 同 5 膨 6。 环 境 温 度 和 制 冷 温度 时 制 冷 机 的 性 能 曲线 。 图 中 虚 线 / 制 冷 机 在 不 同压 缩 机 行 程 、 0K 2W ( 转第 3 下 1页 ) 第 1 期 混合 工 质 自动 充 注 装 置 的研 制 l5 7 . 3 1 实验研究[ D] 北 京 : 国科 学 院 低温 技 术 实 验 中心 ,0 2 中 2 0 8 L oE C, o gM Q, F e oma cf 7 xuesr r — u G n WuJ .P r r n eo 0mi rsa e i f R1 t fg 1 L k h iN , r smh n, e k t rt n m 2 a sm Na a i a V n aa t h a G. A me h d fr e t ai g / to o si t m n ea t f f g rt n a rns o r ie i t一8 ℃ t ea r r g [ ] Itrai a re r ao 0 e rt e a e J nen t n l mp u n o J u n lo fie a i n, 0 9, 2: 9 - 0 o r a fRe r r t g o 2 0 3 8 2 9 0. t e c m p st n oh xu e t ec a g d t eh e ie o p . h o o i o ft e mit r o b h r e o g t e d sr d c m o. i t sto n cr u ai n i i g e sa e J e r e ao p r t g w t x i n i ic lto n a s lt g T rfi r t r e ai i mi — i n g o n h 9 刘 建 丽 , 茂 琼 , 剑 峰 , . 2 .5 公 吴 等 1 0 K 1 0 K温 区混 合 工 质 内 复 叠 节 流 制冷 机 的实 验 研 究 [ ] 低 温 工 程 ,0 1 2 4 -2 J. 2 0 , :0 4 . 1 An r y R. fie a i g m a h n p r t g c a a trsis u d r v r 0 de Rerg r t c i e o e ai h r c e it n e a i n n c — trs J . ro e is,0 0 5 : 3 1 1 u e [ ] C gnc 2 1 ,0 9 -0 . y 13 Al x e , h e , a e sr h Ch, ta . S u y o h e a i rih e e v A T ilA H b r to e 1 t d n t e b h vo n t e h a ec a gro ami dg sJueT o sn c o r J . d a c s n e t x h n ef x ao l- h m o ol [ ] A v n e e e i Cr o e i gn e i g ,2 0 , 5: 6 7— 6 5. y g n c En i e r n 0 0 4 16 17 O Sm x d r r e n m s c ag s[ ] Itr a o a J un lo R — U iee i r t a s h re J . nen t n l o ra f e fg a i f g r t n, 0 8 , r e ai 2 0 i o 31 : 1 5— 1 5. 14 15 Z a gSZ, u D B, n h n W Ya g G. Ex e i n at d n a c o u g r p p rme tlsu y o r s r ey y - 1 De k n 1 r i g J H,B a e H , ib Op i z t n o h r i g f d rk JM Sr i A. t miai ft e wo k n ui o l p rts J . o r a o h j n nvri —C E C aa [ ] Ju n l fZ ei g U i s yS I N E A,2 1 1 u a e t 0 0, 1 ( ):2 ?3 . 2 181 1 一 i aJueT o sn cl sae J . Cygnc 20 , 9 : 1 1 n ol-hm ood tg [ ] roeis,0 9 4 25 - + “ + - + “ + - * + + - + - + ? ( 接 第 1 页) 上 0 参 考 文 献 Ra e a g ,L wi M , L o E C, e 1 I e a c u e o t z t n db uhR e s u ta . n r n e t b p i a i t mi o 部 分 : 性 管有 无 气库 的研 究 [ ] 惯 J .低 温 与 超 导 ,0 8 6 9 : 一 2 0 ,3 ( ) 8 l 3. 9 Gu tfo sas n S, F a eB , R z n CF i lto fOs i ai g F u d lk a a iA D S mu a in o c l t l i l n Fo nr neT bnt C m ai nt Ohr dl[ ] lwi Iet cu eadIo p ro te es C .Ad n a s s o Mo . v nc s i y g n c En i e rn a e n Cro e i gn e ig, CEC , AI , M ev l P l i e, NY , 2 0 , l 0 6 5 1 9 - 5 4 1: 4 7 1 0 . f us tb e i rt s C o p l u erf g ao [ ] r e re r 2 0 0 6,51 : 9 6 A 5 - 7. Ad a c s i y o e i g n e i g v n e n Cr g n c En ie rn , B ret F a e, Ar a a z n . Ph s hf a d Co p e sb e F u d art lk s l n Ra a i a e S it n m r s i l l i 2 L w s M ,Ta l r R ,Br d e , e 1 I e a c ea ur e i A y o a lyP E ta . mp d n e M s emen s t D n m c i I et c u e [ . C o o l s 1 ,S r g r e y a is n n r n e T b s C] r eoe 3 pi e,N w a y r n a en o Ie a c u eth h f q e c n rsu e c] A dv ne s j f n  ̄ n eT b sa i r u n ya d pe sr [ g e Yo k,2 0 ,2 7 2 4 r 04 5 -8 . 11 3 C o e i n ie rn y r g n c E gn e ig, C EC ,2 0 0 8,5 1 8 1 9 3: 0 3— 0 0. L wi M ,Br d e ,Ra e a g ,a d Lu M e ur m e s e s A a ly P E dbuhR n o E. as e nt Do s n,C. Ra a i do z n ,A. Ro et ,T. Nu e ia i l t n o c l - b rs m rc l mu a i f S o Os i a l t gFudFo nIea c u e[ .Cy eoes1 i lilwinr neT bs c] rool 5,C lona n t r airi, f rn e , o P aeS i s n an r n eT b [ .C y c o r 1 , Sp i g r f h s hf n Ie a c u e C] roo l s 3 ti t e 2 0 , 61 2 0. 0 8 2 -7 l2 Va g e e S S, F a k lS H Nu rh s r n e me i a o e i g o u s tl u b - r lM d l fP laie T r u c n Ne r w Yo k,2 0 ,2 7. 7 . 0 4 6 2 3 4 L wi A ,Br d e e s M a ly P E, Ra e a g . I e a c e s r m e t f d b u hR mp d n e M a u e n s o l t lw i t oi V ses J .J u a o i c a i l n ie r e o nSe t esl[ ] o r l f o h nc g e- nF n c n B me aE n i g,2 0 n 0 3, 1 5 : 4 - 6 . 2 4 5 4 0 Iet c u e [ .A vn en C y g ncE g e r g me c n n r n eT b s C] d a c si roe i n i e n ,A r a a n i i I si t fP y i s n t u e o h sc ,2 0 , B : 5 7— 5 3. t 0 6 51 1 5 1 6 陶 文 铨 .数 值 传 热 学 ( 二 版 ) M] 第 [ .西 安 : 安 交 通 大 学 出版 西 5 E c n u , Ra d b u h, M ih e wi. I e t n e Tu e M o e s ra g L o y Ra e a g c a lLe s n ra e b d l 社 ,0 9 20. a dT er x ei na V riai [ .A v n e ro e i E — n hiE pr me t ei ct n C] d a c s n C g nc n l f o i y g n e i g CEC,2 0 i e rn , 0 4,4 : 4 5 1 9 9 1 8 —4 2 王福 军 .计 算 流 体 动 力 学 分 析 [ M] .北 京 : 华 大 学 出 版 社 , 清 2 0 . 0 4 6 胡 剑英 , 戴 巍 , 罗二 仓 , .脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的 研 究 第 三 等 部分: 性管调相能力的研 究 [] 惯 J .低 温 与 超 导 , 0 8 6( 0 : 2 0 ,3 1 ) 1 5 Fu n . sr sg ie O .Fu nn ,ht : / w f e ts— le t 3 U e ’ ud [ L] le t c t / w w. u nu e 6 I p l r .co m . s 1 . 6. 21 1 6 7 林建中, 晓 东, 阮 等. 流 体 力 学 [ ] M .北 京 : 华 大 学 出 版 社 , 清 2 0 0 5. 胡 剑英 , 戴 巍 , 罗二 仓 , 等 脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的研 究 第 一 部 分 : 向 进 气 模式 的研 究 [ ] 双 J .低 温 与 超 导 ,0 7 3 ( ) 4 8 2 0 , 6 1 : -. 胡剑英 , 戴 巍 , 二 仓 , 罗 等 脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的 研 究 第 二 - + -- + -- - 4-- 4-? ( 接 第 1 页) 上 8 制 冷 温 度 以及 环 境 温 度 下 的性 能 测 试 , 得 大 量 实 验 获 机效 率最佳 , 且不 同的 制冷 温 度 , 佳 压缩 机 行 程 并 最 不 同 ;2 斯 特 林 制 冷 机 在 较 大 一 个 制 冷 温 度 范 围 () 内 , 冷量 随制 冷温度 呈线 性增 加 。 制 参 考 文 献 1 Ro s R G r B y e R . An Ov r iw o s J , o l F e v e fNAS S a e Cr o o l rP o A p c y e o e r 数 据 , 下 一 步 的 研 发 工 作 提 供 事 实 依 据 。大 量 的 实 为 验 结 果 表 明 , 制 冷 机 对 环 境 温 度 具 有 广 泛 的 适 应 该 性 , 过 了 一4 — 6 通 0 O℃ 的 环 境 温 度 的 考 核 ; 冷 机 在 制 制 冷 温 度 为 5 — 10 K, 可 以 平 稳 高 效 运 行 , 以 0 O 均 所 制 冷 机 具 有 广 泛 的制 冷 温 度 适 应 性 ; 冷 机 的压 缩 机 制 行 程 可 以 在 4 % 一 9 % 范 围 内 进 行 任 意 调 节 , 应 0 0 可 对不 同功耗及 冷量需 求 的场合 。 从 大 量 实 验 数 据 中 , 得 到 以 下 结 论 : 1 对 于 还 () ga s 2 0 C] ro l s 4 nen t n l ro olrC nee c , rm - 0 6[ .C y o rl ,I t ai a C c oe o f n e e r o y r I c ,B ud r C ,2 0 n . o le , O 0 7. 2 J G L ol gss m f p cp l ao [ ] Cyeo r,19 i .C oi yt o saeapi t n J n e r ci rool s 9 9 e ( 0 7 77 0 1 ):8 —9 . Ba ioW.D i not l ytm frasrn roolr J .C o r eadcnr s otl gC eo [ ] r - v os e ii y e y c oes 1 9 ( 0): 9 —9 . o lr, 9 9 1 7 17 4 固定 的 的膨胀机 行程 , 存在 最优 的压缩 机行 程使得 整

  21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯 特 林 制 冷 机 全 性 能 实 验 研 究 0K/ 韦孟 柳 杨 开 响 刘 冬毓 吴 亦农 (中 国 科 学 院 上 海 技 术 物 理 研 究 所 上海 20 8 ) 0 0 3 摘 要 :0K 2W 斯 特 林 制 冷 机 是 上 海技 术 物 理 研 究 所 自行 研 制 的 分 置 式 牛 津 型 制 冷 机 。 为 验 8 / 证 斯 特 林 制 冷 机 在 各 种 工 况 下 的 广 泛 适 应 性 , 对 8 / 制 冷 机 进 行 实验 , 试 制 冷 机 在 不 同压 针 0K 2W 测 缩 机 行 程 、 冷 温 度 以及 环 境 温度 下 的 全 性 能特 性 , 结 斯 特 林 制 冷 机 部 分 实用 的规 律 。 制 总 关 键 词 : 特 林 制 冷 机 热 环 境 适 应 性 压 缩 机 行 程 斯 中 图 分 类 号 :B 5 T 61 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :0 06 1 (0) 10 1-3 10 —5 6 2 1 0 —0 60 1 Ex e i e t lr s a c f t r a r o m a e p r m n a e e r h o he m lpe f r nc o 0 K/ i l r o o l r n8 2 W Stri ng c y c o e W e e g i Ya g Ka x a g L u Do g u W u Yi n i M n lu n ii n i n y no g ( h n h iIsi tfTeh ia h sc , hn s a e fS in e S a g a0 0 3, hn ) S a g a n tueo c nc l y is C ieeAc d myo ce c , h n h i2 0 8 C ia t P A b t a t: 0 K/ W pi— tri g Cr o o lr wad v lp d b h n h iI si t fT c n c lP y — sr c 8 2 s ltSiln y c oe s e e o e y S a g a n t u e o e h ia h s t i s T o l r S c o i g p ro ma c s t se ie t e c o e s o e a e td f r n h r a n io c . he c o e ’ o l e f r n e wa e t d wh l h o l rwa p r t d a i e e tt e m le v r n— n f me t ,r fie ain t mpea u e n o r s o to e n s e rg r to e r t r sa d c mp e s rsr k s,wh c e n tae h tS iln r o o lr a ih d mo sr td t a tri g cy c oe sh d v s p lc b l y t i e e tc n iin . n e iso a fS il r o o lr wa 0 n a ta p ia i to d f r n o d t s a d a s re flwso tri cy c o es’ i f o ng s fu d. K e r s:S il g c y c o e ;t e ma d p a ii y wo d t i r o o l r h r l a a t b l y; c m p e s r so e rn t o r so t k s 实验 , 测试 制 冷 机 在 不 同压 缩 机 行 程 、 同制 冷 温 不 度 以 及 不 同 环 境 温 度 下 的 热 力 性 能 , 对 其 规 律 进 并 随 着 斯 特 林 制 冷 技 术 的 E益 成 熟 , 来 越 多 的应 t 越 用 于 各 种 空 问 项 目 , 内 对 斯 特 林 制 冷 机 的 需 求 国 逐 渐 增 大 。但 斯 特 林 制 冷 机 的研 发 周 期 较 长 , 现 有 对 制 冷 机 的 全 性 能 的 实 验 研 究 一 方 面 , 制 冷 机 开 发 者 为 行研 究 。 2 实 验 装 置 实验 装置如 图 1 将 制 冷机 置 于 高低 温 箱 中 , , 箱 内温 度 可 以 在 一6 0℃ 到 l 0 ℃ 之 间 调 节 , 度 均 匀 5 温 将来 的改 进提供 反馈 信 息 , 短研 发周 期 ; 缩 另一 方 面 也 为 方 便 用 户 在 使 用 过 程 中 根 据 需 求 对 制 冷 机 的 运 行参数进 行调节 。 度 小 于 2 ℃ ; 缩 机 和 膨 胀 机 的 行 程 通 过 自制 L D 压 V T 位 移 传 感 器 进 行 测 量 , 反 馈 到 电控 箱 精 确 控 制 制 冷 并 机 的 行 程 大 小 和 相 位 ; 头 温 度 采 用 四 线 冷 T O 测 量 , 通 过 数 据 采 集 系 统 进 行 实 时 测 量 , 节 加 热 并 调 片功率 以控制 冷头温度 。 牛 津 型 分 置 式 斯 特 林 制 冷 机。 控 制 系 统 可 ‘的 以 分 别 控 制 膨 胀 机 和 压 缩 机 活 塞 行 程 及 相 位 。 本 文 采 用 8 / 牛 津 型 斯 特 林 制 冷 机 进 行 全 性 能 0K 2W 收 稿 日期 :0 0 1 -6 修 订 日期 :01 —2 0 2 1 — l1 ; 2 10 —2 作者 简 介 : 孟 柳 , ,6岁 , 士 研 究 生 。 韦 女 2 硕 第 1 期 8 / 斯 特林 制 冷 机 全 性 能 实验 研究 0K 2W 高 低 温 箱控 制 区域 缩 机 厂 —\ — _ -- -- -L - - - . 1 7 膨 胀 机 干 控 电 源 旱 + f T 侍 移信 号l ,... ...一 .. ..1 … 直 流 电 源 l l L VDT LD v \。 / ] 日 I 功汁 率 弋广 ’ () 冷 仉 实 物 图 a制 图 1 制 冷 机 及 实 验 装 置 示 意 图 Fi 1 S he atc di r m r o ooe g. c m i ag a ofc y c lr and e xpe i e ppa a us rm nta rt ——0 —— Ⅵ6 叶 T l 0 ( ) 验 装 置 示 意 b实 实 验 过 程 中 , 于 高 温 和 低 温 实 验 , 机 前 对 制 对 开 线 。 对 于 同 一 压 缩 机 行 程 , 着 制 冷 量 的 增 大 , 冷 随 制 冷机预 热或 预冷 1 0h以上 , 保 机 身 及 冷 头 温度 与 确 环 境 温 度 一 致 ; 冷 机 性 能 数 据 的 采 集 , 要 保 证 环 制 都 温度 升高 、 压缩 机输 入 功 减 小 , 比功 减小 。对 不 同压 缩 机 行 程 同 一 制 冷 温 度 , 压 缩 机 行 程 从 9 % 减 小 当 0 境温度 已达 到规定 的试验 温 度范 围 , 头温 度 在前 1 冷 h达 到 指 定 温 度 , 且 在 前 1h内 变 化 小 于 0 2o 确 并 .C, 保实验 数据 的可靠 和稳 定性 。 3 实 验 结 果 与 分 析 到 4 % 时 , 冷量 衰减严 重 , 8 0 制 以 0K为 例 , 衰减 量 为 2 6W , 比 功 均 维 持 在 1 w 到 1 w 之 间 。 . 但 2 w/ 6 w/ 这 张 图上 还反 映 了每 个运 行参 数下制 冷机 整机效 率 。 以 8 为 例 , 压 缩 机 行 程 从 9 % 减 小 到 7 % , 0K 当 0 0 比 功 减 小 , 机 性 效 率 提 高 ; 压 缩 机 行 程 从 7 % 减 小 整 当 0 到 4% , 0 比功 增 大 , 机 效 率 降 低 , 当 压 缩 机 行 程 整 即 为 7 % 时 , 机 效率 最高 。 0 整 环 境 温 度 为 常 温 ( 3q 和 高 温 ( 0℃ ) , 冷 2C) 6 时 制 首 先 讨 论 压 缩 机 行 程 对 制 冷 机 性 能 的 影 响 。 固 定 环 境 温 度 , 膨 胀 机 行 程 固定 为 满 行 程 的 7 % , 将 5 并 超 前 于 压 缩 机 7 。 图 2是 环 境 温 度 为 一 0c 时 制 冷 6, 4 = I 机 在 不 同 制 冷 温 度 和 压 缩 机 行 程 的 性 能 图 。 图 中 虚 线 为 等 比功 线 即 压 缩 机 输 人 电 功 与 制 冷 量 之 比 , 实 粗 机性 能 随制冷 温度及 压 缩 机 行 程变 化 的规律 与 低 温 (一 0℃ ) 4 时类 似 , 随着环 境温 度升 高 , 图形 整体 向左 上 方 偏 移 , 图 3和 图 4 值 得 注 意 的 是 , 着 环 境 见 。 随 温 度 的 升 高 , 行 程 线 的倾 斜 度 增 大 , 制 冷 温 度 变 等 即 线为 等制冷 温度 线 , 细实 线 为等压 缩机行 程线 。 制冷最, w 图 2 环 境 温 度 为 一4 0℃ , 同压 缩 机 行 程 制 冷 性 能 不 Fi 2 Pe f r a c a t f e e o p e s r g. r o m n e m p wi h dif r nt c m r s o 制 冷 景, w s o s a ur o t ke ts r undi g-e pe at r n tm r u e of 一4 ℃ 0 图 3 环 境 温 度 为 2 ℃ , 同 压缩 机行 程制 冷 性 能 3 不 Fi 3 Pe f r a e m ap wih f e e o pr s o g. r o m nc t dif r nt c m es r 从 图 2中 看 到 , 行 程 线 接 近 一 条 斜 率 为 负 的 直 等 sok s a ur o t e ts r undi ng?e pe at r f23 ℃ tm r u eo 1 8 低 温 工 程 换 引 起 的功 耗 变 化 增 大 , 8 % 行 程 为 例 , 冷 机 制 以 0 制 冷 温 度 从 5 升 高 到 1 0K, 境 温度 为 一 0℃ 、3 0K 0 环 4 2 ℃ 和 6 ℃ 的 功 耗 减 小 量 分 别 为 l 、 6 w 和 0 0 w 1 1 . 。 7 5W 为等 比功线 , 细实线 为等环境温度 线 , 实线为等制冷 粗 温度 线。对于相 同的压缩机 行程 , 等环境 温度 线和等 制冷 温 度 线 均 接 近 于 直线 , 簇 之 间相 互 平 行 。 线 j 4 圳 冷 昔, W 图 6 同一 压 缩 机行 程 在 不 同 工作 图 4 环境 温 度 为 6 O℃ 。 同压 缩 机 行 程 制冷 性 能 不 Fi 4 Pe f r a e m a t f e e o pr s or g. r o m nc p wih di r nt c m es s r un ng-e pe a ur s ur o di t m r t e 环 境 温 度制 冷 性 能 比较 Fi . Pe f m a c ap a fe e g6 r or n em t di r nt s o e ts r und ng tm pe a ur o t k s a ur o i ?e r t eof60 C 环境温度 为 2 3℃ , 同 压 缩 机 行 程 时 , 量 随制 不 冷 冷 温 度 变 化 的 曲线 。对 于 压 缩 机 各 行 程 , 制 在 图 7是 压 缩 机 行 程 为 满 行 程 的 8 % 时 , 同 环 0 不 境 温 度 下 冷 量 随 制 冷 温 度 变 化 的 曲 线 。 当 环 境 温 度 为 一0 6 4 — 0℃ , 制 冷 温 度 为 5 — 1 0K 范 围 内 , 在 5 O 制 冷 量 随 制 冷 温 度 的 增 加 呈 现 较 线 性 的趋 势 。 冷温度 为 5 — 10K范围 内 , 冷量 随制 冷温度 几乎 0 o 制 呈 线 同 一 压 缩 机 行 程 不 同 环 境 温 度 图 5 环 境温 度 为 2 3℃ 时 。 冷 量 和 制 冷 温 度 的 关 系 制 Fi . M e s e c ln e f r a e a unc i f g5 a ur d oo i g p r o m nc s a f ton o c l nd t m pe a ur t i f r nt c m pr s o od e e r t e wi h d fe e o es r 冷 量 随 制 冷 温 度 变 化 曲 线 Fi . M e s e c o i r o m a e a u to g7 a ur d o lng pe f r nc s a f nc n i o he c l e e p r t e at d f e e f t o d nd t m e a ur i r nt so sa ur o t ke ts r undi -e pe at e o 3 ℃ ng t m r ur f2 sro u r und ng t m p r t e i -e e a ur s 缩 行 为 的0 膨 胀 机 行 程 固 定 为,妻 4结 论 机程满程 度 『 煮 8 机 行 对 % ,行 曼 满 程 一 ~ , 的 7 % , 胀 机 行 程 超 前 于 压 缩 机 7 。 图 6为 不 同 5 膨 6。 环 境 温 度 和 制 冷 温度 时 制 冷 机 的 性 能 曲线 。 图 中 虚 线 / 制 冷 机 在 不 同压 缩 机 行 程 、 0K 2W ( 转第 3 下 1页 ) 第 1 期 混合 工 质 自动 充 注 装 置 的研 制 l5 7 . 3 1 实验研究[ D] 北 京 : 国科 学 院 低温 技 术 实 验 中心 ,0 2 中 2 0 8 L oE C, o gM Q, F e oma cf 7 xuesr r — u G n WuJ .P r r n eo 0mi rsa e i f R1 t fg 1 L k h iN , r smh n, e k t rt n m 2 a sm Na a i a V n aa t h a G. A me h d fr e t ai g / to o si t m n ea t f f g rt n a rns o r ie i t一8 ℃ t ea r r g [ ] Itrai a re r ao 0 e rt e a e J nen t n l mp u n o J u n lo fie a i n, 0 9, 2: 9 - 0 o r a fRe r r t g o 2 0 3 8 2 9 0. t e c m p st n oh xu e t ec a g d t eh e ie o p . h o o i o ft e mit r o b h r e o g t e d sr d c m o. i t sto n cr u ai n i i g e sa e J e r e ao p r t g w t x i n i ic lto n a s lt g T rfi r t r e ai i mi — i n g o n h 9 刘 建 丽 , 茂 琼 , 剑 峰 , . 2 .5 公 吴 等 1 0 K 1 0 K温 区混 合 工 质 内 复 叠 节 流 制冷 机 的实 验 研 究 [ ] 低 温 工 程 ,0 1 2 4 -2 J. 2 0 , :0 4 . 1 An r y R. fie a i g m a h n p r t g c a a trsis u d r v r 0 de Rerg r t c i e o e ai h r c e it n e a i n n c — trs J . ro e is,0 0 5 : 3 1 1 u e [ ] C gnc 2 1 ,0 9 -0 . y 13 Al x e , h e , a e sr h Ch, ta . S u y o h e a i rih e e v A T ilA H b r to e 1 t d n t e b h vo n t e h a ec a gro ami dg sJueT o sn c o r J . d a c s n e t x h n ef x ao l- h m o ol [ ] A v n e e e i Cr o e i gn e i g ,2 0 , 5: 6 7— 6 5. y g n c En i e r n 0 0 4 16 17 O Sm x d r r e n m s c ag s[ ] Itr a o a J un lo R — U iee i r t a s h re J . nen t n l o ra f e fg a i f g r t n, 0 8 , r e ai 2 0 i o 31 : 1 5— 1 5. 14 15 Z a gSZ, u D B, n h n W Ya g G. Ex e i n at d n a c o u g r p p rme tlsu y o r s r ey y - 1 De k n 1 r i g J H,B a e H , ib Op i z t n o h r i g f d rk JM Sr i A. t miai ft e wo k n ui o l p rts J . o r a o h j n nvri —C E C aa [ ] Ju n l fZ ei g U i s yS I N E A,2 1 1 u a e t 0 0, 1 ( ):2 ?3 . 2 181 1 一 i aJueT o sn cl sae J . Cygnc 20 , 9 : 1 1 n ol-hm ood tg [ ] roeis,0 9 4 25 - + “ + - + “ + - * + + - + - + ? ( 接 第 1 页) 上 0 参 考 文 献 Ra e a g ,L wi M , L o E C, e 1 I e a c u e o t z t n db uhR e s u ta . n r n e t b p i a i t mi o 部 分 : 性 管有 无 气库 的研 究 [ ] 惯 J .低 温 与 超 导 ,0 8 6 9 : 一 2 0 ,3 ( ) 8 l 3. 9 Gu tfo sas n S, F a eB , R z n CF i lto fOs i ai g F u d lk a a iA D S mu a in o c l t l i l n Fo nr neT bnt C m ai nt Ohr dl[ ] lwi Iet cu eadIo p ro te es C .Ad n a s s o Mo . v nc s i y g n c En i e rn a e n Cro e i gn e ig, CEC , AI , M ev l P l i e, NY , 2 0 , l 0 6 5 1 9 - 5 4 1: 4 7 1 0 . f us tb e i rt s C o p l u erf g ao [ ] r e re r 2 0 0 6,51 : 9 6 A 5 - 7. Ad a c s i y o e i g n e i g v n e n Cr g n c En ie rn , B ret F a e, Ar a a z n . Ph s hf a d Co p e sb e F u d art lk s l n Ra a i a e S it n m r s i l l i 2 L w s M ,Ta l r R ,Br d e , e 1 I e a c ea ur e i A y o a lyP E ta . mp d n e M s emen s t D n m c i I et c u e [ . C o o l s 1 ,S r g r e y a is n n r n e T b s C] r eoe 3 pi e,N w a y r n a en o Ie a c u eth h f q e c n rsu e c] A dv ne s j f n  ̄ n eT b sa i r u n ya d pe sr [ g e Yo k,2 0 ,2 7 2 4 r 04 5 -8 . 11 3 C o e i n ie rn y r g n c E gn e ig, C EC ,2 0 0 8,5 1 8 1 9 3: 0 3— 0 0. L wi M ,Br d e ,Ra e a g ,a d Lu M e ur m e s e s A a ly P E dbuhR n o E. as e nt Do s n,C. Ra a i do z n ,A. Ro et ,T. Nu e ia i l t n o c l - b rs m rc l mu a i f S o Os i a l t gFudFo nIea c u e[ .Cy eoes1 i lilwinr neT bs c] rool 5,C lona n t r airi, f rn e , o P aeS i s n an r n eT b [ .C y c o r 1 , Sp i g r f h s hf n Ie a c u e C] roo l s 3 ti t e 2 0 , 61 2 0. 0 8 2 -7 l2 Va g e e S S, F a k lS H Nu rh s r n e me i a o e i g o u s tl u b - r lM d l fP laie T r u c n Ne r w Yo k,2 0 ,2 7. 7 . 0 4 6 2 3 4 L wi A ,Br d e e s M a ly P E, Ra e a g . I e a c e s r m e t f d b u hR mp d n e M a u e n s o l t lw i t oi V ses J .J u a o i c a i l n ie r e o nSe t esl[ ] o r l f o h nc g e- nF n c n B me aE n i g,2 0 n 0 3, 1 5 : 4 - 6 . 2 4 5 4 0 Iet c u e [ .A vn en C y g ncE g e r g me c n n r n eT b s C] d a c si roe i n i e n ,A r a a n i i I si t fP y i s n t u e o h sc ,2 0 , B : 5 7— 5 3. t 0 6 51 1 5 1 6 陶 文 铨 .数 值 传 热 学 ( 二 版 ) M] 第 [ .西 安 : 安 交 通 大 学 出版 西 5 E c n u , Ra d b u h, M ih e wi. I e t n e Tu e M o e s ra g L o y Ra e a g c a lLe s n ra e b d l 社 ,0 9 20. a dT er x ei na V riai [ .A v n e ro e i E — n hiE pr me t ei ct n C] d a c s n C g nc n l f o i y g n e i g CEC,2 0 i e rn , 0 4,4 : 4 5 1 9 9 1 8 —4 2 王福 军 .计 算 流 体 动 力 学 分 析 [ M] .北 京 : 华 大 学 出 版 社 , 清 2 0 . 0 4 6 胡 剑英 , 戴 巍 , 罗二 仓 , .脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的 研 究 第 三 等 部分: 性管调相能力的研 究 [] 惯 J .低 温 与 超 导 , 0 8 6( 0 : 2 0 ,3 1 ) 1 5 Fu n . sr sg ie O .Fu nn ,ht : / w f e ts— le t 3 U e ’ ud [ L] le t c t / w w. u nu e 6 I p l r .co m . s 1 . 6. 21 1 6 7 林建中, 晓 东, 阮 等. 流 体 力 学 [ ] M .北 京 : 华 大 学 出 版 社 , 清 2 0 0 5. 胡 剑英 , 戴 巍 , 罗二 仓 , 等 脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的研 究 第 一 部 分 : 向 进 气 模式 的研 究 [ ] 双 J .低 温 与 超 导 ,0 7 3 ( ) 4 8 2 0 , 6 1 : -. 胡剑英 , 戴 巍 , 二 仓 , 罗 等 脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的 研 究 第 二 - + -- + -- - 4-- 4-? ( 接 第 1 页) 上 8 制 冷 温 度 以及 环 境 温 度 下 的性 能 测 试 , 得 大 量 实 验 获 机效 率最佳 , 且不 同的 制冷 温 度 , 佳 压缩 机 行 程 并 最 不 同 ;2 斯 特 林 制 冷 机 在 较 大 一 个 制 冷 温 度 范 围 () 内 , 冷量 随制 冷温度 呈线 性增 加 。 制 参 考 文 献 1 Ro s R G r B y e R . An Ov r iw o s J , o l F e v e fNAS S a e Cr o o l rP o A p c y e o e r 数 据 , 下 一 步 的 研 发 工 作 提 供 事 实 依 据 。大 量 的 实 为 验 结 果 表 明 , 制 冷 机 对 环 境 温 度 具 有 广 泛 的 适 应 该 性 , 过 了 一4 — 6 通 0 O℃ 的 环 境 温 度 的 考 核 ; 冷 机 在 制 制 冷 温 度 为 5 — 10 K, 可 以 平 稳 高 效 运 行 , 以 0 O 均 所 制 冷 机 具 有 广 泛 的制 冷 温 度 适 应 性 ; 冷 机 的压 缩 机 制 行 程 可 以 在 4 % 一 9 % 范 围 内 进 行 任 意 调 节 , 应 0 0 可 对不 同功耗及 冷量需 求 的场合 。 从 大 量 实 验 数 据 中 , 得 到 以 下 结 论 : 1 对 于 还 () ga s 2 0 C] ro l s 4 nen t n l ro olrC nee c , rm - 0 6[ .C y o rl ,I t ai a C c oe o f n e e r o y r I c ,B ud r C ,2 0 n . o le , O 0 7. 2 J G L ol gss m f p cp l ao [ ] Cyeo r,19 i .C oi yt o saeapi t n J n e r ci rool s 9 9 e ( 0 7 77 0 1 ):8 —9 . Ba ioW.D i not l ytm frasrn roolr J .C o r eadcnr s otl gC eo [ ] r - v os e ii y e y c oes 1 9 ( 0): 9 —9 . o lr, 9 9 1 7 17 4 固定 的 的膨胀机 行程 , 存在 最优 的压缩 机行 程使得 整



  2W斯特林制冷机全性能实验研究_能源/化工_工程科技_专业资料。21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯



  2W斯特林制冷机全性能实验研究_能源/化工_工程科技_专业资料。21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯

  21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯 特 林 制 冷 机 全 性 能 实 验 研 究 0K/ 韦孟 柳 杨 开 响 刘 冬毓 吴 亦农 (中 国 科 学 院 上 海 技 术 物 理 研 究 所 上海 20 8 ) 0 0 3 摘 要 :0K 2W 斯 特 林 制 冷 机 是 上 海技 术 物 理 研 究 所 自行 研 制 的 分 置 式 牛 津 型 制 冷 机 。 为 验 8 / 证 斯 特 林 制 冷 机 在 各 种 工 况 下 的 广 泛 适 应 性 , 对 8 / 制 冷 机 进 行 实验 , 试 制 冷 机 在 不 同压 针 0K 2W 测 缩 机 行 程 、 冷 温 度 以及 环 境 温度 下 的 全 性 能特 性 , 结 斯 特 林 制 冷 机 部 分 实用 的规 律 。 制 总 关 键 词 : 特 林 制 冷 机 热 环 境 适 应 性 压 缩 机 行 程 斯 中 图 分 类 号 :B 5 T 61 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :0 06 1 (0) 10 1-3 10 —5 6 2 1 0 —0 60 1 Ex e i e t lr s a c f t r a r o m a e p r m n a e e r h o he m lpe f r nc o 0 K/ i l r o o l r n8 2 W Stri ng c y c o e W e e g i Ya g Ka x a g L u Do g u W u Yi n i M n lu n ii n i n y no g ( h n h iIsi tfTeh ia h sc , hn s a e fS in e S a g a0 0 3, hn ) S a g a n tueo c nc l y is C ieeAc d myo ce c , h n h i2 0 8 C ia t P A b t a t: 0 K/ W pi— tri g Cr o o lr wad v lp d b h n h iI si t fT c n c lP y — sr c 8 2 s ltSiln y c oe s e e o e y S a g a n t u e o e h ia h s t i s T o l r S c o i g p ro ma c s t se ie t e c o e s o e a e td f r n h r a n io c . he c o e ’ o l e f r n e wa e t d wh l h o l rwa p r t d a i e e tt e m le v r n— n f me t ,r fie ain t mpea u e n o r s o to e n s e rg r to e r t r sa d c mp e s rsr k s,wh c e n tae h tS iln r o o lr a ih d mo sr td t a tri g cy c oe sh d v s p lc b l y t i e e tc n iin . n e iso a fS il r o o lr wa 0 n a ta p ia i to d f r n o d t s a d a s re flwso tri cy c o es’ i f o ng s fu d. K e r s:S il g c y c o e ;t e ma d p a ii y wo d t i r o o l r h r l a a t b l y; c m p e s r so e rn t o r so t k s 实验 , 测试 制 冷 机 在 不 同压 缩 机 行 程 、 同制 冷 温 不 度 以 及 不 同 环 境 温 度 下 的 热 力 性 能 , 对 其 规 律 进 并 随 着 斯 特 林 制 冷 技 术 的 E益 成 熟 , 来 越 多 的应 t 越 用 于 各 种 空 问 项 目 , 内 对 斯 特 林 制 冷 机 的 需 求 国 逐 渐 增 大 。但 斯 特 林 制 冷 机 的研 发 周 期 较 长 , 现 有 对 制 冷 机 的 全 性 能 的 实 验 研 究 一 方 面 , 制 冷 机 开 发 者 为 行研 究 。 2 实 验 装 置 实验 装置如 图 1 将 制 冷机 置 于 高低 温 箱 中 , , 箱 内温 度 可 以 在 一6 0℃ 到 l 0 ℃ 之 间 调 节 , 度 均 匀 5 温 将来 的改 进提供 反馈 信 息 , 短研 发周 期 ; 缩 另一 方 面 也 为 方 便 用 户 在 使 用 过 程 中 根 据 需 求 对 制 冷 机 的 运 行参数进 行调节 。 度 小 于 2 ℃ ; 缩 机 和 膨 胀 机 的 行 程 通 过 自制 L D 压 V T 位 移 传 感 器 进 行 测 量 , 反 馈 到 电控 箱 精 确 控 制 制 冷 并 机 的 行 程 大 小 和 相 位 ; 头 温 度 采 用 四 线 冷 T O 测 量 , 通 过 数 据 采 集 系 统 进 行 实 时 测 量 , 节 加 热 并 调 片功率 以控制 冷头温度 。 牛 津 型 分 置 式 斯 特 林 制 冷 机。 控 制 系 统 可 ‘的 以 分 别 控 制 膨 胀 机 和 压 缩 机 活 塞 行 程 及 相 位 。 本 文 采 用 8 / 牛 津 型 斯 特 林 制 冷 机 进 行 全 性 能 0K 2W 收 稿 日期 :0 0 1 -6 修 订 日期 :01 —2 0 2 1 — l1 ; 2 10 —2 作者 简 介 : 孟 柳 , ,6岁 , 士 研 究 生 。 韦 女 2 硕 第 1 期 8 / 斯 特林 制 冷 机 全 性 能 实验 研究 0K 2W 高 低 温 箱控 制 区域 缩 机 厂 —\ — _ -- -- -L - - - . 1 7 膨 胀 机 干 控 电 源 旱 + f T 侍 移信 号l ,... ...一 .. ..1 … 直 流 电 源 l l L VDT LD v \。 / ] 日 I 功汁 率 弋广 ’ () 冷 仉 实 物 图 a制 图 1 制 冷 机 及 实 验 装 置 示 意 图 Fi 1 S he atc di r m r o ooe g. c m i ag a ofc y c lr and e xpe i e ppa a us rm nta rt ——0 —— Ⅵ6 叶 T l 0 ( ) 验 装 置 示 意 b实 实 验 过 程 中 , 于 高 温 和 低 温 实 验 , 机 前 对 制 对 开 线 。 对 于 同 一 压 缩 机 行 程 , 着 制 冷 量 的 增 大 , 冷 随 制 冷机预 热或 预冷 1 0h以上 , 保 机 身 及 冷 头 温度 与 确 环 境 温 度 一 致 ; 冷 机 性 能 数 据 的 采 集 , 要 保 证 环 制 都 温度 升高 、 压缩 机输 入 功 减 小 , 比功 减小 。对 不 同压 缩 机 行 程 同 一 制 冷 温 度 , 压 缩 机 行 程 从 9 % 减 小 当 0 境温度 已达 到规定 的试验 温 度范 围 , 头温 度 在前 1 冷 h达 到 指 定 温 度 , 且 在 前 1h内 变 化 小 于 0 2o 确 并 .C, 保实验 数据 的可靠 和稳 定性 。 3 实 验 结 果 与 分 析 到 4 % 时 , 冷量 衰减严 重 , 8 0 制 以 0K为 例 , 衰减 量 为 2 6W , 比 功 均 维 持 在 1 w 到 1 w 之 间 。 . 但 2 w/ 6 w/ 这 张 图上 还反 映 了每 个运 行参 数下制 冷机 整机效 率 。 以 8 为 例 , 压 缩 机 行 程 从 9 % 减 小 到 7 % , 0K 当 0 0 比 功 减 小 , 机 性 效 率 提 高 ; 压 缩 机 行 程 从 7 % 减 小 整 当 0 到 4% , 0 比功 增 大 , 机 效 率 降 低 , 当 压 缩 机 行 程 整 即 为 7 % 时 , 机 效率 最高 。 0 整 环 境 温 度 为 常 温 ( 3q 和 高 温 ( 0℃ ) , 冷 2C) 6 时 制 首 先 讨 论 压 缩 机 行 程 对 制 冷 机 性 能 的 影 响 。 固 定 环 境 温 度 , 膨 胀 机 行 程 固定 为 满 行 程 的 7 % , 将 5 并 超 前 于 压 缩 机 7 。 图 2是 环 境 温 度 为 一 0c 时 制 冷 6, 4 = I 机 在 不 同 制 冷 温 度 和 压 缩 机 行 程 的 性 能 图 。 图 中 虚 线 为 等 比功 线 即 压 缩 机 输 人 电 功 与 制 冷 量 之 比 , 实 粗 机性 能 随制冷 温度及 压 缩 机 行 程变 化 的规律 与 低 温 (一 0℃ ) 4 时类 似 , 随着环 境温 度升 高 , 图形 整体 向左 上 方 偏 移 , 图 3和 图 4 值 得 注 意 的 是 , 着 环 境 见 。 随 温 度 的 升 高 , 行 程 线 的倾 斜 度 增 大 , 制 冷 温 度 变 等 即 线为 等制冷 温度 线 , 细实 线 为等压 缩机行 程线 。 制冷最, w 图 2 环 境 温 度 为 一4 0℃ , 同压 缩 机 行 程 制 冷 性 能 不 Fi 2 Pe f r a c a t f e e o p e s r g. r o m n e m p wi h dif r nt c m r s o 制 冷 景, w s o s a ur o t ke ts r undi g-e pe at r n tm r u e of 一4 ℃ 0 图 3 环 境 温 度 为 2 ℃ , 同 压缩 机行 程制 冷 性 能 3 不 Fi 3 Pe f r a e m ap wih f e e o pr s o g. r o m nc t dif r nt c m es r 从 图 2中 看 到 , 行 程 线 接 近 一 条 斜 率 为 负 的 直 等 sok s a ur o t e ts r undi ng?e pe at r f23 ℃ tm r u eo 1 8 低 温 工 程 换 引 起 的功 耗 变 化 增 大 , 8 % 行 程 为 例 , 冷 机 制 以 0 制 冷 温 度 从 5 升 高 到 1 0K, 境 温度 为 一 0℃ 、3 0K 0 环 4 2 ℃ 和 6 ℃ 的 功 耗 减 小 量 分 别 为 l 、 6 w 和 0 0 w 1 1 . 。 7 5W 为等 比功线 , 细实线 为等环境温度 线 , 实线为等制冷 粗 温度 线。对于相 同的压缩机 行程 , 等环境 温度 线和等 制冷 温 度 线 均 接 近 于 直线 , 簇 之 间相 互 平 行 。 线 j 4 圳 冷 昔, W 图 6 同一 压 缩 机行 程 在 不 同 工作 图 4 环境 温 度 为 6 O℃ 。 同压 缩 机 行 程 制冷 性 能 不 Fi 4 Pe f r a e m a t f e e o pr s or g. r o m nc p wih di r nt c m es s r un ng-e pe a ur s ur o di t m r t e 环 境 温 度制 冷 性 能 比较 Fi . Pe f m a c ap a fe e g6 r or n em t di r nt s o e ts r und ng tm pe a ur o t k s a ur o i ?e r t eof60 C 环境温度 为 2 3℃ , 同 压 缩 机 行 程 时 , 量 随制 不 冷 冷 温 度 变 化 的 曲线 。对 于 压 缩 机 各 行 程 , 制 在 图 7是 压 缩 机 行 程 为 满 行 程 的 8 % 时 , 同 环 0 不 境 温 度 下 冷 量 随 制 冷 温 度 变 化 的 曲 线 。 当 环 境 温 度 为 一0 6 4 — 0℃ , 制 冷 温 度 为 5 — 1 0K 范 围 内 , 在 5 O 制 冷 量 随 制 冷 温 度 的 增 加 呈 现 较 线 性 的趋 势 。 冷温度 为 5 — 10K范围 内 , 冷量 随制 冷温度 几乎 0 o 制 呈 线 同 一 压 缩 机 行 程 不 同 环 境 温 度 图 5 环 境温 度 为 2 3℃ 时 。 冷 量 和 制 冷 温 度 的 关 系 制 Fi . M e s e c ln e f r a e a unc i f g5 a ur d oo i g p r o m nc s a f ton o c l nd t m pe a ur t i f r nt c m pr s o od e e r t e wi h d fe e o es r 冷 量 随 制 冷 温 度 变 化 曲 线 Fi . M e s e c o i r o m a e a u to g7 a ur d o lng pe f r nc s a f nc n i o he c l e e p r t e at d f e e f t o d nd t m e a ur i r nt so sa ur o t ke ts r undi -e pe at e o 3 ℃ ng t m r ur f2 sro u r und ng t m p r t e i -e e a ur s 缩 行 为 的0 膨 胀 机 行 程 固 定 为,妻 4结 论 机程满程 度 『 煮 8 机 行 对 % ,行 曼 满 程 一 ~ , 的 7 % , 胀 机 行 程 超 前 于 压 缩 机 7 。 图 6为 不 同 5 膨 6。 环 境 温 度 和 制 冷 温度 时 制 冷 机 的 性 能 曲线 。 图 中 虚 线 / 制 冷 机 在 不 同压 缩 机 行 程 、 0K 2W ( 转第 3 下 1页 ) 第 1 期 混合 工 质 自动 充 注 装 置 的研 制 l5 7 . 3 1 实验研究[ D] 北 京 : 国科 学 院 低温 技 术 实 验 中心 ,0 2 中 2 0 8 L oE C, o gM Q, F e oma cf 7 xuesr r — u G n WuJ .P r r n eo 0mi rsa e i f R1 t fg 1 L k h iN , r smh n, e k t rt n m 2 a sm Na a i a V n aa t h a G. A me h d fr e t ai g / to o si t m n ea t f f g rt n a rns o r ie i t一8 ℃ t ea r r g [ ] Itrai a re r ao 0 e rt e a e J nen t n l mp u n o J u n lo fie a i n, 0 9, 2: 9 - 0 o r a fRe r r t g o 2 0 3 8 2 9 0. t e c m p st n oh xu e t ec a g d t eh e ie o p . h o o i o ft e mit r o b h r e o g t e d sr d c m o. i t sto n cr u ai n i i g e sa e J e r e ao p r t g w t x i n i ic lto n a s lt g T rfi r t r e ai i mi — i n g o n h 9 刘 建 丽 , 茂 琼 , 剑 峰 , . 2 .5 公 吴 等 1 0 K 1 0 K温 区混 合 工 质 内 复 叠 节 流 制冷 机 的实 验 研 究 [ ] 低 温 工 程 ,0 1 2 4 -2 J. 2 0 , :0 4 . 1 An r y R. fie a i g m a h n p r t g c a a trsis u d r v r 0 de Rerg r t c i e o e ai h r c e it n e a i n n c — trs J . ro e is,0 0 5 : 3 1 1 u e [ ] C gnc 2 1 ,0 9 -0 . y 13 Al x e , h e , a e sr h Ch, ta . S u y o h e a i rih e e v A T ilA H b r to e 1 t d n t e b h vo n t e h a ec a gro ami dg sJueT o sn c o r J . d a c s n e t x h n ef x ao l- h m o ol [ ] A v n e e e i Cr o e i gn e i g ,2 0 , 5: 6 7— 6 5. y g n c En i e r n 0 0 4 16 17 O Sm x d r r e n m s c ag s[ ] Itr a o a J un lo R — U iee i r t a s h re J . nen t n l o ra f e fg a i f g r t n, 0 8 , r e ai 2 0 i o 31 : 1 5— 1 5. 14 15 Z a gSZ, u D B, n h n W Ya g G. Ex e i n at d n a c o u g r p p rme tlsu y o r s r ey y - 1 De k n 1 r i g J H,B a e H , ib Op i z t n o h r i g f d rk JM Sr i A. t miai ft e wo k n ui o l p rts J . o r a o h j n nvri —C E C aa [ ] Ju n l fZ ei g U i s yS I N E A,2 1 1 u a e t 0 0, 1 ( ):2 ?3 . 2 181 1 一 i aJueT o sn cl sae J . Cygnc 20 , 9 : 1 1 n ol-hm ood tg [ ] roeis,0 9 4 25 - + “ + - + “ + - * + + - + - + ? ( 接 第 1 页) 上 0 参 考 文 献 Ra e a g ,L wi M , L o E C, e 1 I e a c u e o t z t n db uhR e s u ta . n r n e t b p i a i t mi o 部 分 : 性 管有 无 气库 的研 究 [ ] 惯 J .低 温 与 超 导 ,0 8 6 9 : 一 2 0 ,3 ( ) 8 l 3. 9 Gu tfo sas n S, F a eB , R z n CF i lto fOs i ai g F u d lk a a iA D S mu a in o c l t l i l n Fo nr neT bnt C m ai nt Ohr dl[ ] lwi Iet cu eadIo p ro te es C .Ad n a s s o Mo . v nc s i y g n c En i e rn a e n Cro e i gn e ig, CEC , AI , M ev l P l i e, NY , 2 0 , l 0 6 5 1 9 - 5 4 1: 4 7 1 0 . f us tb e i rt s C o p l u erf g ao [ ] r e re r 2 0 0 6,51 : 9 6 A 5 - 7. Ad a c s i y o e i g n e i g v n e n Cr g n c En ie rn , B ret F a e, Ar a a z n . Ph s hf a d Co p e sb e F u d art lk s l n Ra a i a e S it n m r s i l l i 2 L w s M ,Ta l r R ,Br d e , e 1 I e a c ea ur e i A y o a lyP E ta . mp d n e M s emen s t D n m c i I et c u e [ . C o o l s 1 ,S r g r e y a is n n r n e T b s C] r eoe 3 pi e,N w a y r n a en o Ie a c u eth h f q e c n rsu e c] A dv ne s j f n  ̄ n eT b sa i r u n ya d pe sr [ g e Yo k,2 0 ,2 7 2 4 r 04 5 -8 . 11 3 C o e i n ie rn y r g n c E gn e ig, C EC ,2 0 0 8,5 1 8 1 9 3: 0 3— 0 0. L wi M ,Br d e ,Ra e a g ,a d Lu M e ur m e s e s A a ly P E dbuhR n o E. as e nt Do s n,C. Ra a i do z n ,A. Ro et ,T. Nu e ia i l t n o c l - b rs m rc l mu a i f S o Os i a l t gFudFo nIea c u e[ .Cy eoes1 i lilwinr neT bs c] rool 5,C lona n t r airi, f rn e , o P aeS i s n an r n eT b [ .C y c o r 1 , Sp i g r f h s hf n Ie a c u e C] roo l s 3 ti t e 2 0 , 61 2 0. 0 8 2 -7 l2 Va g e e S S, F a k lS H Nu rh s r n e me i a o e i g o u s tl u b - r lM d l fP laie T r u c n Ne r w Yo k,2 0 ,2 7. 7 . 0 4 6 2 3 4 L wi A ,Br d e e s M a ly P E, Ra e a g . I e a c e s r m e t f d b u hR mp d n e M a u e n s o l t lw i t oi V ses J .J u a o i c a i l n ie r e o nSe t esl[ ] o r l f o h nc g e- nF n c n B me aE n i g,2 0 n 0 3, 1 5 : 4 - 6 . 2 4 5 4 0 Iet c u e [ .A vn en C y g ncE g e r g me c n n r n eT b s C] d a c si roe i n i e n ,A r a a n i i I si t fP y i s n t u e o h sc ,2 0 , B : 5 7— 5 3. t 0 6 51 1 5 1 6 陶 文 铨 .数 值 传 热 学 ( 二 版 ) M] 第 [ .西 安 : 安 交 通 大 学 出版 西 5 E c n u , Ra d b u h, M ih e wi. I e t n e Tu e M o e s ra g L o y Ra e a g c a lLe s n ra e b d l 社 ,0 9 20. a dT er x ei na V riai [ .A v n e ro e i E — n hiE pr me t ei ct n C] d a c s n C g nc n l f o i y g n e i g CEC,2 0 i e rn , 0 4,4 : 4 5 1 9 9 1 8 —4 2 王福 军 .计 算 流 体 动 力 学 分 析 [ M] .北 京 : 华 大 学 出 版 社 , 清 2 0 . 0 4 6 胡 剑英 , 戴 巍 , 罗二 仓 , .脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的 研 究 第 三 等 部分: 性管调相能力的研 究 [] 惯 J .低 温 与 超 导 , 0 8 6( 0 : 2 0 ,3 1 ) 1 5 Fu n . sr sg ie O .Fu nn ,ht : / w f e ts— le t 3 U e ’ ud [ L] le t c t / w w. u nu e 6 I p l r .co m . s 1 . 6. 21 1 6 7 林建中, 晓 东, 阮 等. 流 体 力 学 [ ] M .北 京 : 华 大 学 出 版 社 , 清 2 0 0 5. 胡 剑英 , 戴 巍 , 罗二 仓 , 等 脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的研 究 第 一 部 分 : 向 进 气 模式 的研 究 [ ] 双 J .低 温 与 超 导 ,0 7 3 ( ) 4 8 2 0 , 6 1 : -. 胡剑英 , 戴 巍 , 二 仓 , 罗 等 脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的 研 究 第 二 - + -- + -- - 4-- 4-? ( 接 第 1 页) 上 8 制 冷 温 度 以及 环 境 温 度 下 的性 能 测 试 , 得 大 量 实 验 获 机效 率最佳 , 且不 同的 制冷 温 度 , 佳 压缩 机 行 程 并 最 不 同 ;2 斯 特 林 制 冷 机 在 较 大 一 个 制 冷 温 度 范 围 () 内 , 冷量 随制 冷温度 呈线 性增 加 。 制 参 考 文 献 1 Ro s R G r B y e R . An Ov r iw o s J , o l F e v e fNAS S a e Cr o o l rP o A p c y e o e r 数 据 , 下 一 步 的 研 发 工 作 提 供 事 实 依 据 。大 量 的 实 为 验 结 果 表 明 , 制 冷 机 对 环 境 温 度 具 有 广 泛 的 适 应 该 性 , 过 了 一4 — 6 通 0 O℃ 的 环 境 温 度 的 考 核 ; 冷 机 在 制 制 冷 温 度 为 5 — 10 K, 可 以 平 稳 高 效 运 行 , 以 0 O 均 所 制 冷 机 具 有 广 泛 的制 冷 温 度 适 应 性 ; 冷 机 的压 缩 机 制 行 程 可 以 在 4 % 一 9 % 范 围 内 进 行 任 意 调 节 , 应 0 0 可 对不 同功耗及 冷量需 求 的场合 。 从 大 量 实 验 数 据 中 , 得 到 以 下 结 论 : 1 对 于 还 () ga s 2 0 C] ro l s 4 nen t n l ro olrC nee c , rm - 0 6[ .C y o rl ,I t ai a C c oe o f n e e r o y r I c ,B ud r C ,2 0 n . o le , O 0 7. 2 J G L ol gss m f p cp l ao [ ] Cyeo r,19 i .C oi yt o saeapi t n J n e r ci rool s 9 9 e ( 0 7 77 0 1 ):8 —9 . Ba ioW.D i not l ytm frasrn roolr J .C o r eadcnr s otl gC eo [ ] r - v os e ii y e y c oes 1 9 ( 0): 9 —9 . o lr, 9 9 1 7 17 4 固定 的 的膨胀机 行程 , 存在 最优 的压缩 机行 程使得 整



  2W斯特林制冷机全性能实验研究_能源/化工_工程科技_专业资料。21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯



  2W斯特林制冷机全性能实验研究_能源/化工_工程科技_专业资料。21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯

  21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯 特 林 制 冷 机 全 性 能 实 验 研 究 0K/ 韦孟 柳 杨 开 响 刘 冬毓 吴 亦农 (中 国 科 学 院 上 海 技 术 物 理 研 究 所 上海 20 8 ) 0 0 3 摘 要 :0K 2W 斯 特 林 制 冷 机 是 上 海技 术 物 理 研 究 所 自行 研 制 的 分 置 式 牛 津 型 制 冷 机 。 为 验 8 / 证 斯 特 林 制 冷 机 在 各 种 工 况 下 的 广 泛 适 应 性 , 对 8 / 制 冷 机 进 行 实验 , 试 制 冷 机 在 不 同压 针 0K 2W 测 缩 机 行 程 、 冷 温 度 以及 环 境 温度 下 的 全 性 能特 性 , 结 斯 特 林 制 冷 机 部 分 实用 的规 律 。 制 总 关 键 词 : 特 林 制 冷 机 热 环 境 适 应 性 压 缩 机 行 程 斯 中 图 分 类 号 :B 5 T 61 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :0 06 1 (0) 10 1-3 10 —5 6 2 1 0 —0 60 1 Ex e i e t lr s a c f t r a r o m a e p r m n a e e r h o he m lpe f r nc o 0 K/ i l r o o l r n8 2 W Stri ng c y c o e W e e g i Ya g Ka x a g L u Do g u W u Yi n i M n lu n ii n i n y no g ( h n h iIsi tfTeh ia h sc , hn s a e fS in e S a g a0 0 3, hn ) S a g a n tueo c nc l y is C ieeAc d myo ce c , h n h i2 0 8 C ia t P A b t a t: 0 K/ W pi— tri g Cr o o lr wad v lp d b h n h iI si t fT c n c lP y — sr c 8 2 s ltSiln y c oe s e e o e y S a g a n t u e o e h ia h s t i s T o l r S c o i g p ro ma c s t se ie t e c o e s o e a e td f r n h r a n io c . he c o e ’ o l e f r n e wa e t d wh l h o l rwa p r t d a i e e tt e m le v r n— n f me t ,r fie ain t mpea u e n o r s o to e n s e rg r to e r t r sa d c mp e s rsr k s,wh c e n tae h tS iln r o o lr a ih d mo sr td t a tri g cy c oe sh d v s p lc b l y t i e e tc n iin . n e iso a fS il r o o lr wa 0 n a ta p ia i to d f r n o d t s a d a s re flwso tri cy c o es’ i f o ng s fu d. K e r s:S il g c y c o e ;t e ma d p a ii y wo d t i r o o l r h r l a a t b l y; c m p e s r so e rn t o r so t k s 实验 , 测试 制 冷 机 在 不 同压 缩 机 行 程 、 同制 冷 温 不 度 以 及 不 同 环 境 温 度 下 的 热 力 性 能 , 对 其 规 律 进 并 随 着 斯 特 林 制 冷 技 术 的 E益 成 熟 , 来 越 多 的应 t 越 用 于 各 种 空 问 项 目 , 内 对 斯 特 林 制 冷 机 的 需 求 国 逐 渐 增 大 。但 斯 特 林 制 冷 机 的研 发 周 期 较 长 , 现 有 对 制 冷 机 的 全 性 能 的 实 验 研 究 一 方 面 , 制 冷 机 开 发 者 为 行研 究 。 2 实 验 装 置 实验 装置如 图 1 将 制 冷机 置 于 高低 温 箱 中 , , 箱 内温 度 可 以 在 一6 0℃ 到 l 0 ℃ 之 间 调 节 , 度 均 匀 5 温 将来 的改 进提供 反馈 信 息 , 短研 发周 期 ; 缩 另一 方 面 也 为 方 便 用 户 在 使 用 过 程 中 根 据 需 求 对 制 冷 机 的 运 行参数进 行调节 。 度 小 于 2 ℃ ; 缩 机 和 膨 胀 机 的 行 程 通 过 自制 L D 压 V T 位 移 传 感 器 进 行 测 量 , 反 馈 到 电控 箱 精 确 控 制 制 冷 并 机 的 行 程 大 小 和 相 位 ; 头 温 度 采 用 四 线 冷 T O 测 量 , 通 过 数 据 采 集 系 统 进 行 实 时 测 量 , 节 加 热 并 调 片功率 以控制 冷头温度 。 牛 津 型 分 置 式 斯 特 林 制 冷 机。 控 制 系 统 可 ‘的 以 分 别 控 制 膨 胀 机 和 压 缩 机 活 塞 行 程 及 相 位 。 本 文 采 用 8 / 牛 津 型 斯 特 林 制 冷 机 进 行 全 性 能 0K 2W 收 稿 日期 :0 0 1 -6 修 订 日期 :01 —2 0 2 1 — l1 ; 2 10 —2 作者 简 介 : 孟 柳 , ,6岁 , 士 研 究 生 。 韦 女 2 硕 第 1 期 8 / 斯 特林 制 冷 机 全 性 能 实验 研究 0K 2W 高 低 温 箱控 制 区域 缩 机 厂 —\ — _ -- -- -L - - - . 1 7 膨 胀 机 干 控 电 源 旱 + f T 侍 移信 号l ,... ...一 .. ..1 … 直 流 电 源 l l L VDT LD v \。 / ] 日 I 功汁 率 弋广 ’ () 冷 仉 实 物 图 a制 图 1 制 冷 机 及 实 验 装 置 示 意 图 Fi 1 S he atc di r m r o ooe g. c m i ag a ofc y c lr and e xpe i e ppa a us rm nta rt ——0 —— Ⅵ6 叶 T l 0 ( ) 验 装 置 示 意 b实 实 验 过 程 中 , 于 高 温 和 低 温 实 验 , 机 前 对 制 对 开 线 。 对 于 同 一 压 缩 机 行 程 , 着 制 冷 量 的 增 大 , 冷 随 制 冷机预 热或 预冷 1 0h以上 , 保 机 身 及 冷 头 温度 与 确 环 境 温 度 一 致 ; 冷 机 性 能 数 据 的 采 集 , 要 保 证 环 制 都 温度 升高 、 压缩 机输 入 功 减 小 , 比功 减小 。对 不 同压 缩 机 行 程 同 一 制 冷 温 度 , 压 缩 机 行 程 从 9 % 减 小 当 0 境温度 已达 到规定 的试验 温 度范 围 , 头温 度 在前 1 冷 h达 到 指 定 温 度 , 且 在 前 1h内 变 化 小 于 0 2o 确 并 .C, 保实验 数据 的可靠 和稳 定性 。 3 实 验 结 果 与 分 析 到 4 % 时 , 冷量 衰减严 重 , 8 0 制 以 0K为 例 , 衰减 量 为 2 6W , 比 功 均 维 持 在 1 w 到 1 w 之 间 。 . 但 2 w/ 6 w/ 这 张 图上 还反 映 了每 个运 行参 数下制 冷机 整机效 率 。 以 8 为 例 , 压 缩 机 行 程 从 9 % 减 小 到 7 % , 0K 当 0 0 比 功 减 小 , 机 性 效 率 提 高 ; 压 缩 机 行 程 从 7 % 减 小 整 当 0 到 4% , 0 比功 增 大 , 机 效 率 降 低 , 当 压 缩 机 行 程 整 即 为 7 % 时 , 机 效率 最高 。 0 整 环 境 温 度 为 常 温 ( 3q 和 高 温 ( 0℃ ) , 冷 2C) 6 时 制 首 先 讨 论 压 缩 机 行 程 对 制 冷 机 性 能 的 影 响 。 固 定 环 境 温 度 , 膨 胀 机 行 程 固定 为 满 行 程 的 7 % , 将 5 并 超 前 于 压 缩 机 7 。 图 2是 环 境 温 度 为 一 0c 时 制 冷 6, 4 = I 机 在 不 同 制 冷 温 度 和 压 缩 机 行 程 的 性 能 图 。 图 中 虚 线 为 等 比功 线 即 压 缩 机 输 人 电 功 与 制 冷 量 之 比 , 实 粗 机性 能 随制冷 温度及 压 缩 机 行 程变 化 的规律 与 低 温 (一 0℃ ) 4 时类 似 , 随着环 境温 度升 高 , 图形 整体 向左 上 方 偏 移 , 图 3和 图 4 值 得 注 意 的 是 , 着 环 境 见 。 随 温 度 的 升 高 , 行 程 线 的倾 斜 度 增 大 , 制 冷 温 度 变 等 即 线为 等制冷 温度 线 , 细实 线 为等压 缩机行 程线 。 制冷最, w 图 2 环 境 温 度 为 一4 0℃ , 同压 缩 机 行 程 制 冷 性 能 不 Fi 2 Pe f r a c a t f e e o p e s r g. r o m n e m p wi h dif r nt c m r s o 制 冷 景, w s o s a ur o t ke ts r undi g-e pe at r n tm r u e of 一4 ℃ 0 图 3 环 境 温 度 为 2 ℃ , 同 压缩 机行 程制 冷 性 能 3 不 Fi 3 Pe f r a e m ap wih f e e o pr s o g. r o m nc t dif r nt c m es r 从 图 2中 看 到 , 行 程 线 接 近 一 条 斜 率 为 负 的 直 等 sok s a ur o t e ts r undi ng?e pe at r f23 ℃ tm r u eo 1 8 低 温 工 程 换 引 起 的功 耗 变 化 增 大 , 8 % 行 程 为 例 , 冷 机 制 以 0 制 冷 温 度 从 5 升 高 到 1 0K, 境 温度 为 一 0℃ 、3 0K 0 环 4 2 ℃ 和 6 ℃ 的 功 耗 减 小 量 分 别 为 l 、 6 w 和 0 0 w 1 1 . 。 7 5W 为等 比功线 , 细实线 为等环境温度 线 , 实线为等制冷 粗 温度 线。对于相 同的压缩机 行程 , 等环境 温度 线和等 制冷 温 度 线 均 接 近 于 直线 , 簇 之 间相 互 平 行 。 线 j 4 圳 冷 昔, W 图 6 同一 压 缩 机行 程 在 不 同 工作 图 4 环境 温 度 为 6 O℃ 。 同压 缩 机 行 程 制冷 性 能 不 Fi 4 Pe f r a e m a t f e e o pr s or g. r o m nc p wih di r nt c m es s r un ng-e pe a ur s ur o di t m r t e 环 境 温 度制 冷 性 能 比较 Fi . Pe f m a c ap a fe e g6 r or n em t di r nt s o e ts r und ng tm pe a ur o t k s a ur o i ?e r t eof60 C 环境温度 为 2 3℃ , 同 压 缩 机 行 程 时 , 量 随制 不 冷 冷 温 度 变 化 的 曲线 。对 于 压 缩 机 各 行 程 , 制 在 图 7是 压 缩 机 行 程 为 满 行 程 的 8 % 时 , 同 环 0 不 境 温 度 下 冷 量 随 制 冷 温 度 变 化 的 曲 线 。 当 环 境 温 度 为 一0 6 4 — 0℃ , 制 冷 温 度 为 5 — 1 0K 范 围 内 , 在 5 O 制 冷 量 随 制 冷 温 度 的 增 加 呈 现 较 线 性 的趋 势 。 冷温度 为 5 — 10K范围 内 , 冷量 随制 冷温度 几乎 0 o 制 呈 线 同 一 压 缩 机 行 程 不 同 环 境 温 度 图 5 环 境温 度 为 2 3℃ 时 。 冷 量 和 制 冷 温 度 的 关 系 制 Fi . M e s e c ln e f r a e a unc i f g5 a ur d oo i g p r o m nc s a f ton o c l nd t m pe a ur t i f r nt c m pr s o od e e r t e wi h d fe e o es r 冷 量 随 制 冷 温 度 变 化 曲 线 Fi . M e s e c o i r o m a e a u to g7 a ur d o lng pe f r nc s a f nc n i o he c l e e p r t e at d f e e f t o d nd t m e a ur i r nt so sa ur o t ke ts r undi -e pe at e o 3 ℃ ng t m r ur f2 sro u r und ng t m p r t e i -e e a ur s 缩 行 为 的0 膨 胀 机 行 程 固 定 为,妻 4结 论 机程满程 度 『 煮 8 机 行 对 % ,行 曼 满 程 一 ~ , 的 7 % , 胀 机 行 程 超 前 于 压 缩 机 7 。 图 6为 不 同 5 膨 6。 环 境 温 度 和 制 冷 温度 时 制 冷 机 的 性 能 曲线 。 图 中 虚 线 / 制 冷 机 在 不 同压 缩 机 行 程 、 0K 2W ( 转第 3 下 1页 ) 第 1 期 混合 工 质 自动 充 注 装 置 的研 制 l5 7 . 3 1 实验研究[ D] 北 京 : 国科 学 院 低温 技 术 实 验 中心 ,0 2 中 2 0 8 L oE C, o gM Q, F e oma cf 7 xuesr r — u G n WuJ .P r r n eo 0mi rsa e i f R1 t fg 1 L k h iN , r smh n, e k t rt n m 2 a sm Na a i a V n aa t h a G. A me h d fr e t ai g / to o si t m n ea t f f g rt n a rns o r ie i t一8 ℃ t ea r r g [ ] Itrai a re r ao 0 e rt e a e J nen t n l mp u n o J u n lo fie a i n, 0 9, 2: 9 - 0 o r a fRe r r t g o 2 0 3 8 2 9 0. t e c m p st n oh xu e t ec a g d t eh e ie o p . h o o i o ft e mit r o b h r e o g t e d sr d c m o. i t sto n cr u ai n i i g e sa e J e r e ao p r t g w t x i n i ic lto n a s lt g T rfi r t r e ai i mi — i n g o n h 9 刘 建 丽 , 茂 琼 , 剑 峰 , . 2 .5 公 吴 等 1 0 K 1 0 K温 区混 合 工 质 内 复 叠 节 流 制冷 机 的实 验 研 究 [ ] 低 温 工 程 ,0 1 2 4 -2 J. 2 0 , :0 4 . 1 An r y R. fie a i g m a h n p r t g c a a trsis u d r v r 0 de Rerg r t c i e o e ai h r c e it n e a i n n c — trs J . ro e is,0 0 5 : 3 1 1 u e [ ] C gnc 2 1 ,0 9 -0 . y 13 Al x e , h e , a e sr h Ch, ta . S u y o h e a i rih e e v A T ilA H b r to e 1 t d n t e b h vo n t e h a ec a gro ami dg sJueT o sn c o r J . d a c s n e t x h n ef x ao l- h m o ol [ ] A v n e e e i Cr o e i gn e i g ,2 0 , 5: 6 7— 6 5. y g n c En i e r n 0 0 4 16 17 O Sm x d r r e n m s c ag s[ ] Itr a o a J un lo R — U iee i r t a s h re J . nen t n l o ra f e fg a i f g r t n, 0 8 , r e ai 2 0 i o 31 : 1 5— 1 5. 14 15 Z a gSZ, u D B, n h n W Ya g G. Ex e i n at d n a c o u g r p p rme tlsu y o r s r ey y - 1 De k n 1 r i g J H,B a e H , ib Op i z t n o h r i g f d rk JM Sr i A. t miai ft e wo k n ui o l p rts J . o r a o h j n nvri —C E C aa [ ] Ju n l fZ ei g U i s yS I N E A,2 1 1 u a e t 0 0, 1 ( ):2 ?3 . 2 181 1 一 i aJueT o sn cl sae J . Cygnc 20 , 9 : 1 1 n ol-hm ood tg [ ] roeis,0 9 4 25 - + “ + - + “ + - * + + - + - + ? ( 接 第 1 页) 上 0 参 考 文 献 Ra e a g ,L wi M , L o E C, e 1 I e a c u e o t z t n db uhR e s u ta . n r n e t b p i a i t mi o 部 分 : 性 管有 无 气库 的研 究 [ ] 惯 J .低 温 与 超 导 ,0 8 6 9 : 一 2 0 ,3 ( ) 8 l 3. 9 Gu tfo sas n S, F a eB , R z n CF i lto fOs i ai g F u d lk a a iA D S mu a in o c l t l i l n Fo nr neT bnt C m ai nt Ohr dl[ ] lwi Iet cu eadIo p ro te es C .Ad n a s s o Mo . v nc s i y g n c En i e rn a e n Cro e i gn e ig, CEC , AI , M ev l P l i e, NY , 2 0 , l 0 6 5 1 9 - 5 4 1: 4 7 1 0 . f us tb e i rt s C o p l u erf g ao [ ] r e re r 2 0 0 6,51 : 9 6 A 5 - 7. Ad a c s i y o e i g n e i g v n e n Cr g n c En ie rn , B ret F a e, Ar a a z n . Ph s hf a d Co p e sb e F u d art lk s l n Ra a i a e S it n m r s i l l i 2 L w s M ,Ta l r R ,Br d e , e 1 I e a c ea ur e i A y o a lyP E ta . mp d n e M s emen s t D n m c i I et c u e [ . C o o l s 1 ,S r g r e y a is n n r n e T b s C] r eoe 3 pi e,N w a y r n a en o Ie a c u eth h f q e c n rsu e c] A dv ne s j f n  ̄ n eT b sa i r u n ya d pe sr [ g e Yo k,2 0 ,2 7 2 4 r 04 5 -8 . 11 3 C o e i n ie rn y r g n c E gn e ig, C EC ,2 0 0 8,5 1 8 1 9 3: 0 3— 0 0. L wi M ,Br d e ,Ra e a g ,a d Lu M e ur m e s e s A a ly P E dbuhR n o E. as e nt Do s n,C. Ra a i do z n ,A. Ro et ,T. Nu e ia i l t n o c l - b rs m rc l mu a i f S o Os i a l t gFudFo nIea c u e[ .Cy eoes1 i lilwinr neT bs c] rool 5,C lona n t r airi, f rn e , o P aeS i s n an r n eT b [ .C y c o r 1 , Sp i g r f h s hf n Ie a c u e C] roo l s 3 ti t e 2 0 , 61 2 0. 0 8 2 -7 l2 Va g e e S S, F a k lS H Nu rh s r n e me i a o e i g o u s tl u b - r lM d l fP laie T r u c n Ne r w Yo k,2 0 ,2 7. 7 . 0 4 6 2 3 4 L wi A ,Br d e e s M a ly P E, Ra e a g . I e a c e s r m e t f d b u hR mp d n e M a u e n s o l t lw i t oi V ses J .J u a o i c a i l n ie r e o nSe t esl[ ] o r l f o h nc g e- nF n c n B me aE n i g,2 0 n 0 3, 1 5 : 4 - 6 . 2 4 5 4 0 Iet c u e [ .A vn en C y g ncE g e r g me c n n r n eT b s C] d a c si roe i n i e n ,A r a a n i i I si t fP y i s n t u e o h sc ,2 0 , B : 5 7— 5 3. t 0 6 51 1 5 1 6 陶 文 铨 .数 值 传 热 学 ( 二 版 ) M] 第 [ .西 安 : 安 交 通 大 学 出版 西 5 E c n u , Ra d b u h, M ih e wi. I e t n e Tu e M o e s ra g L o y Ra e a g c a lLe s n ra e b d l 社 ,0 9 20. a dT er x ei na V riai [ .A v n e ro e i E — n hiE pr me t ei ct n C] d a c s n C g nc n l f o i y g n e i g CEC,2 0 i e rn , 0 4,4 : 4 5 1 9 9 1 8 —4 2 王福 军 .计 算 流 体 动 力 学 分 析 [ M] .北 京 : 华 大 学 出 版 社 , 清 2 0 . 0 4 6 胡 剑英 , 戴 巍 , 罗二 仓 , .脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的 研 究 第 三 等 部分: 性管调相能力的研 究 [] 惯 J .低 温 与 超 导 , 0 8 6( 0 : 2 0 ,3 1 ) 1 5 Fu n . sr sg ie O .Fu nn ,ht : / w f e ts— le t 3 U e ’ ud [ L] le t c t / w w. u nu e 6 I p l r .co m . s 1 . 6. 21 1 6 7 林建中, 晓 东, 阮 等. 流 体 力 学 [ ] M .北 京 : 华 大 学 出 版 社 , 清 2 0 0 5. 胡 剑英 , 戴 巍 , 罗二 仓 , 等 脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的研 究 第 一 部 分 : 向 进 气 模式 的研 究 [ ] 双 J .低 温 与 超 导 ,0 7 3 ( ) 4 8 2 0 , 6 1 : -. 胡剑英 , 戴 巍 , 二 仓 , 罗 等 脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的 研 究 第 二 - + -- + -- - 4-- 4-? ( 接 第 1 页) 上 8 制 冷 温 度 以及 环 境 温 度 下 的性 能 测 试 , 得 大 量 实 验 获 机效 率最佳 , 且不 同的 制冷 温 度 , 佳 压缩 机 行 程 并 最 不 同 ;2 斯 特 林 制 冷 机 在 较 大 一 个 制 冷 温 度 范 围 () 内 , 冷量 随制 冷温度 呈线 性增 加 。 制 参 考 文 献 1 Ro s R G r B y e R . An Ov r iw o s J , o l F e v e fNAS S a e Cr o o l rP o A p c y e o e r 数 据 , 下 一 步 的 研 发 工 作 提 供 事 实 依 据 。大 量 的 实 为 验 结 果 表 明 , 制 冷 机 对 环 境 温 度 具 有 广 泛 的 适 应 该 性 , 过 了 一4 — 6 通 0 O℃ 的 环 境 温 度 的 考 核 ; 冷 机 在 制 制 冷 温 度 为 5 — 10 K, 可 以 平 稳 高 效 运 行 , 以 0 O 均 所 制 冷 机 具 有 广 泛 的制 冷 温 度 适 应 性 ; 冷 机 的压 缩 机 制 行 程 可 以 在 4 % 一 9 % 范 围 内 进 行 任 意 调 节 , 应 0 0 可 对不 同功耗及 冷量需 求 的场合 。 从 大 量 实 验 数 据 中 , 得 到 以 下 结 论 : 1 对 于 还 () ga s 2 0 C] ro l s 4 nen t n l ro olrC nee c , rm - 0 6[ .C y o rl ,I t ai a C c oe o f n e e r o y r I c ,B ud r C ,2 0 n . o le , O 0 7. 2 J G L ol gss m f p cp l ao [ ] Cyeo r,19 i .C oi yt o saeapi t n J n e r ci rool s 9 9 e ( 0 7 77 0 1 ):8 —9 . Ba ioW.D i not l ytm frasrn roolr J .C o r eadcnr s otl gC eo [ ] r - v os e ii y e y c oes 1 9 ( 0): 9 —9 . o lr, 9 9 1 7 17 4 固定 的 的膨胀机 行程 , 存在 最优 的压缩 机行 程使得 整



  2W斯特林制冷机全性能实验研究_能源/化工_工程科技_专业资料。21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯



  2W斯特林制冷机全性能实验研究_能源/化工_工程科技_专业资料。21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯

  21 0 1年 第 1期 总 第 1 9期 7 低 温 工 程 CRYOGENI CS No 1 2 1 . 01 S m No 1 9 u .7 8 2W 斯 特 林 制 冷 机 全 性 能 实 验 研 究 0K/ 韦孟 柳 杨 开 响 刘 冬毓 吴 亦农 (中 国 科 学 院 上 海 技 术 物 理 研 究 所 上海 20 8 ) 0 0 3 摘 要 :0K 2W 斯 特 林 制 冷 机 是 上 海技 术 物 理 研 究 所 自行 研 制 的 分 置 式 牛 津 型 制 冷 机 。 为 验 8 / 证 斯 特 林 制 冷 机 在 各 种 工 况 下 的 广 泛 适 应 性 , 对 8 / 制 冷 机 进 行 实验 , 试 制 冷 机 在 不 同压 针 0K 2W 测 缩 机 行 程 、 冷 温 度 以及 环 境 温度 下 的 全 性 能特 性 , 结 斯 特 林 制 冷 机 部 分 实用 的规 律 。 制 总 关 键 词 : 特 林 制 冷 机 热 环 境 适 应 性 压 缩 机 行 程 斯 中 图 分 类 号 :B 5 T 61 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :0 06 1 (0) 10 1-3 10 —5 6 2 1 0 —0 60 1 Ex e i e t lr s a c f t r a r o m a e p r m n a e e r h o he m lpe f r nc o 0 K/ i l r o o l r n8 2 W Stri ng c y c o e W e e g i Ya g Ka x a g L u Do g u W u Yi n i M n lu n ii n i n y no g ( h n h iIsi tfTeh ia h sc , hn s a e fS in e S a g a0 0 3, hn ) S a g a n tueo c nc l y is C ieeAc d myo ce c , h n h i2 0 8 C ia t P A b t a t: 0 K/ W pi— tri g Cr o o lr wad v lp d b h n h iI si t fT c n c lP y — sr c 8 2 s ltSiln y c oe s e e o e y S a g a n t u e o e h ia h s t i s T o l r S c o i g p ro ma c s t se ie t e c o e s o e a e td f r n h r a n io c . he c o e ’ o l e f r n e wa e t d wh l h o l rwa p r t d a i e e tt e m le v r n— n f me t ,r fie ain t mpea u e n o r s o to e n s e rg r to e r t r sa d c mp e s rsr k s,wh c e n tae h tS iln r o o lr a ih d mo sr td t a tri g cy c oe sh d v s p lc b l y t i e e tc n iin . n e iso a fS il r o o lr wa 0 n a ta p ia i to d f r n o d t s a d a s re flwso tri cy c o es’ i f o ng s fu d. K e r s:S il g c y c o e ;t e ma d p a ii y wo d t i r o o l r h r l a a t b l y; c m p e s r so e rn t o r so t k s 实验 , 测试 制 冷 机 在 不 同压 缩 机 行 程 、 同制 冷 温 不 度 以 及 不 同 环 境 温 度 下 的 热 力 性 能 , 对 其 规 律 进 并 随 着 斯 特 林 制 冷 技 术 的 E益 成 熟 , 来 越 多 的应 t 越 用 于 各 种 空 问 项 目 , 内 对 斯 特 林 制 冷 机 的 需 求 国 逐 渐 增 大 。但 斯 特 林 制 冷 机 的研 发 周 期 较 长 , 现 有 对 制 冷 机 的 全 性 能 的 实 验 研 究 一 方 面 , 制 冷 机 开 发 者 为 行研 究 。 2 实 验 装 置 实验 装置如 图 1 将 制 冷机 置 于 高低 温 箱 中 , , 箱 内温 度 可 以 在 一6 0℃ 到 l 0 ℃ 之 间 调 节 , 度 均 匀 5 温 将来 的改 进提供 反馈 信 息 , 短研 发周 期 ; 缩 另一 方 面 也 为 方 便 用 户 在 使 用 过 程 中 根 据 需 求 对 制 冷 机 的 运 行参数进 行调节 。 度 小 于 2 ℃ ; 缩 机 和 膨 胀 机 的 行 程 通 过 自制 L D 压 V T 位 移 传 感 器 进 行 测 量 , 反 馈 到 电控 箱 精 确 控 制 制 冷 并 机 的 行 程 大 小 和 相 位 ; 头 温 度 采 用 四 线 冷 T O 测 量 , 通 过 数 据 采 集 系 统 进 行 实 时 测 量 , 节 加 热 并 调 片功率 以控制 冷头温度 。 牛 津 型 分 置 式 斯 特 林 制 冷 机。 控 制 系 统 可 ‘的 以 分 别 控 制 膨 胀 机 和 压 缩 机 活 塞 行 程 及 相 位 。 本 文 采 用 8 / 牛 津 型 斯 特 林 制 冷 机 进 行 全 性 能 0K 2W 收 稿 日期 :0 0 1 -6 修 订 日期 :01 —2 0 2 1 — l1 ; 2 10 —2 作者 简 介 : 孟 柳 , ,6岁 , 士 研 究 生 。 韦 女 2 硕 第 1 期 8 / 斯 特林 制 冷 机 全 性 能 实验 研究 0K 2W 高 低 温 箱控 制 区域 缩 机 厂 —\ — _ -- -- -L - - - . 1 7 膨 胀 机 干 控 电 源 旱 + f T 侍 移信 号l ,... ...一 .. ..1 … 直 流 电 源 l l L VDT LD v \。 / ] 日 I 功汁 率 弋广 ’ () 冷 仉 实 物 图 a制 图 1 制 冷 机 及 实 验 装 置 示 意 图 Fi 1 S he atc di r m r o ooe g. c m i ag a ofc y c lr and e xpe i e ppa a us rm nta rt ——0 —— Ⅵ6 叶 T l 0 ( ) 验 装 置 示 意 b实 实 验 过 程 中 , 于 高 温 和 低 温 实 验 , 机 前 对 制 对 开 线 。 对 于 同 一 压 缩 机 行 程 , 着 制 冷 量 的 增 大 , 冷 随 制 冷机预 热或 预冷 1 0h以上 , 保 机 身 及 冷 头 温度 与 确 环 境 温 度 一 致 ; 冷 机 性 能 数 据 的 采 集 , 要 保 证 环 制 都 温度 升高 、 压缩 机输 入 功 减 小 , 比功 减小 。对 不 同压 缩 机 行 程 同 一 制 冷 温 度 , 压 缩 机 行 程 从 9 % 减 小 当 0 境温度 已达 到规定 的试验 温 度范 围 , 头温 度 在前 1 冷 h达 到 指 定 温 度 , 且 在 前 1h内 变 化 小 于 0 2o 确 并 .C, 保实验 数据 的可靠 和稳 定性 。 3 实 验 结 果 与 分 析 到 4 % 时 , 冷量 衰减严 重 , 8 0 制 以 0K为 例 , 衰减 量 为 2 6W , 比 功 均 维 持 在 1 w 到 1 w 之 间 。 . 但 2 w/ 6 w/ 这 张 图上 还反 映 了每 个运 行参 数下制 冷机 整机效 率 。 以 8 为 例 , 压 缩 机 行 程 从 9 % 减 小 到 7 % , 0K 当 0 0 比 功 减 小 , 机 性 效 率 提 高 ; 压 缩 机 行 程 从 7 % 减 小 整 当 0 到 4% , 0 比功 增 大 , 机 效 率 降 低 , 当 压 缩 机 行 程 整 即 为 7 % 时 , 机 效率 最高 。 0 整 环 境 温 度 为 常 温 ( 3q 和 高 温 ( 0℃ ) , 冷 2C) 6 时 制 首 先 讨 论 压 缩 机 行 程 对 制 冷 机 性 能 的 影 响 。 固 定 环 境 温 度 , 膨 胀 机 行 程 固定 为 满 行 程 的 7 % , 将 5 并 超 前 于 压 缩 机 7 。 图 2是 环 境 温 度 为 一 0c 时 制 冷 6, 4 = I 机 在 不 同 制 冷 温 度 和 压 缩 机 行 程 的 性 能 图 。 图 中 虚 线 为 等 比功 线 即 压 缩 机 输 人 电 功 与 制 冷 量 之 比 , 实 粗 机性 能 随制冷 温度及 压 缩 机 行 程变 化 的规律 与 低 温 (一 0℃ ) 4 时类 似 , 随着环 境温 度升 高 , 图形 整体 向左 上 方 偏 移 , 图 3和 图 4 值 得 注 意 的 是 , 着 环 境 见 。 随 温 度 的 升 高 , 行 程 线 的倾 斜 度 增 大 , 制 冷 温 度 变 等 即 线为 等制冷 温度 线 , 细实 线 为等压 缩机行 程线 。 制冷最, w 图 2 环 境 温 度 为 一4 0℃ , 同压 缩 机 行 程 制 冷 性 能 不 Fi 2 Pe f r a c a t f e e o p e s r g. r o m n e m p wi h dif r nt c m r s o 制 冷 景, w s o s a ur o t ke ts r undi g-e pe at r n tm r u e of 一4 ℃ 0 图 3 环 境 温 度 为 2 ℃ , 同 压缩 机行 程制 冷 性 能 3 不 Fi 3 Pe f r a e m ap wih f e e o pr s o g. r o m nc t dif r nt c m es r 从 图 2中 看 到 , 行 程 线 接 近 一 条 斜 率 为 负 的 直 等 sok s a ur o t e ts r undi ng?e pe at r f23 ℃ tm r u eo 1 8 低 温 工 程 换 引 起 的功 耗 变 化 增 大 , 8 % 行 程 为 例 , 冷 机 制 以 0 制 冷 温 度 从 5 升 高 到 1 0K, 境 温度 为 一 0℃ 、3 0K 0 环 4 2 ℃ 和 6 ℃ 的 功 耗 减 小 量 分 别 为 l 、 6 w 和 0 0 w 1 1 . 。 7 5W 为等 比功线 , 细实线 为等环境温度 线 , 实线为等制冷 粗 温度 线。对于相 同的压缩机 行程 , 等环境 温度 线和等 制冷 温 度 线 均 接 近 于 直线 , 簇 之 间相 互 平 行 。 线 j 4 圳 冷 昔, W 图 6 同一 压 缩 机行 程 在 不 同 工作 图 4 环境 温 度 为 6 O℃ 。 同压 缩 机 行 程 制冷 性 能 不 Fi 4 Pe f r a e m a t f e e o pr s or g. r o m nc p wih di r nt c m es s r un ng-e pe a ur s ur o di t m r t e 环 境 温 度制 冷 性 能 比较 Fi . Pe f m a c ap a fe e g6 r or n em t di r nt s o e ts r und ng tm pe a ur o t k s a ur o i ?e r t eof60 C 环境温度 为 2 3℃ , 同 压 缩 机 行 程 时 , 量 随制 不 冷 冷 温 度 变 化 的 曲线 。对 于 压 缩 机 各 行 程 , 制 在 图 7是 压 缩 机 行 程 为 满 行 程 的 8 % 时 , 同 环 0 不 境 温 度 下 冷 量 随 制 冷 温 度 变 化 的 曲 线 。 当 环 境 温 度 为 一0 6 4 — 0℃ , 制 冷 温 度 为 5 — 1 0K 范 围 内 , 在 5 O 制 冷 量 随 制 冷 温 度 的 增 加 呈 现 较 线 性 的趋 势 。 冷温度 为 5 — 10K范围 内 , 冷量 随制 冷温度 几乎 0 o 制 呈 线 同 一 压 缩 机 行 程 不 同 环 境 温 度 图 5 环 境温 度 为 2 3℃ 时 。 冷 量 和 制 冷 温 度 的 关 系 制 Fi . M e s e c ln e f r a e a unc i f g5 a ur d oo i g p r o m nc s a f ton o c l nd t m pe a ur t i f r nt c m pr s o od e e r t e wi h d fe e o es r 冷 量 随 制 冷 温 度 变 化 曲 线 Fi . M e s e c o i r o m a e a u to g7 a ur d o lng pe f r nc s a f nc n i o he c l e e p r t e at d f e e f t o d nd t m e a ur i r nt so sa ur o t ke ts r undi -e pe at e o 3 ℃ ng t m r ur f2 sro u r und ng t m p r t e i -e e a ur s 缩 行 为 的0 膨 胀 机 行 程 固 定 为,妻 4结 论 机程满程 度 『 煮 8 机 行 对 % ,行 曼 满 程 一 ~ , 的 7 % , 胀 机 行 程 超 前 于 压 缩 机 7 。 图 6为 不 同 5 膨 6。 环 境 温 度 和 制 冷 温度 时 制 冷 机 的 性 能 曲线 。 图 中 虚 线 / 制 冷 机 在 不 同压 缩 机 行 程 、 0K 2W ( 转第 3 下 1页 ) 第 1 期 混合 工 质 自动 充 注 装 置 的研 制 l5 7 . 3 1 实验研究[ D] 北 京 : 国科 学 院 低温 技 术 实 验 中心 ,0 2 中 2 0 8 L oE C, o gM Q, F e oma cf 7 xuesr r — u G n WuJ .P r r n eo 0mi rsa e i f R1 t fg 1 L k h iN , r smh n, e k t rt n m 2 a sm Na a i a V n aa t h a G. A me h d fr e t ai g / to o si t m n ea t f f g rt n a rns o r ie i t一8 ℃ t ea r r g [ ] Itrai a re r ao 0 e rt e a e J nen t n l mp u n o J u n lo fie a i n, 0 9, 2: 9 - 0 o r a fRe r r t g o 2 0 3 8 2 9 0. t e c m p st n oh xu e t ec a g d t eh e ie o p . h o o i o ft e mit r o b h r e o g t e d sr d c m o. i t sto n cr u ai n i i g e sa e J e r e ao p r t g w t x i n i ic lto n a s lt g T rfi r t r e ai i mi — i n g o n h 9 刘 建 丽 , 茂 琼 , 剑 峰 , . 2 .5 公 吴 等 1 0 K 1 0 K温 区混 合 工 质 内 复 叠 节 流 制冷 机 的实 验 研 究 [ ] 低 温 工 程 ,0 1 2 4 -2 J. 2 0 , :0 4 . 1 An r y R. fie a i g m a h n p r t g c a a trsis u d r v r 0 de Rerg r t c i e o e ai h r c e it n e a i n n c — trs J . ro e is,0 0 5 : 3 1 1 u e [ ] C gnc 2 1 ,0 9 -0 . y 13 Al x e , h e , a e sr h Ch, ta . S u y o h e a i rih e e v A T ilA H b r to e 1 t d n t e b h vo n t e h a ec a gro ami dg sJueT o sn c o r J . d a c s n e t x h n ef x ao l- h m o ol [ ] A v n e e e i Cr o e i gn e i g ,2 0 , 5: 6 7— 6 5. y g n c En i e r n 0 0 4 16 17 O Sm x d r r e n m s c ag s[ ] Itr a o a J un lo R — U iee i r t a s h re J . nen t n l o ra f e fg a i f g r t n, 0 8 , r e ai 2 0 i o 31 : 1 5— 1 5. 14 15 Z a gSZ, u D B, n h n W Ya g G. Ex e i n at d n a c o u g r p p rme tlsu y o r s r ey y - 1 De k n 1 r i g J H,B a e H , ib Op i z t n o h r i g f d rk JM Sr i A. t miai ft e wo k n ui o l p rts J . o r a o h j n nvri —C E C aa [ ] Ju n l fZ ei g U i s yS I N E A,2 1 1 u a e t 0 0, 1 ( ):2 ?3 . 2 181 1 一 i aJueT o sn cl sae J . Cygnc 20 , 9 : 1 1 n ol-hm ood tg [ ] roeis,0 9 4 25 - + “ + - + “ + - * + + - + - + ? ( 接 第 1 页) 上 0 参 考 文 献 Ra e a g ,L wi M , L o E C, e 1 I e a c u e o t z t n db uhR e s u ta . n r n e t b p i a i t mi o 部 分 : 性 管有 无 气库 的研 究 [ ] 惯 J .低 温 与 超 导 ,0 8 6 9 : 一 2 0 ,3 ( ) 8 l 3. 9 Gu tfo sas n S, F a eB , R z n CF i lto fOs i ai g F u d lk a a iA D S mu a in o c l t l i l n Fo nr neT bnt C m ai nt Ohr dl[ ] lwi Iet cu eadIo p ro te es C .Ad n a s s o Mo . v nc s i y g n c En i e rn a e n Cro e i gn e ig, CEC , AI , M ev l P l i e, NY , 2 0 , l 0 6 5 1 9 - 5 4 1: 4 7 1 0 . f us tb e i rt s C o p l u erf g ao [ ] r e re r 2 0 0 6,51 : 9 6 A 5 - 7. Ad a c s i y o e i g n e i g v n e n Cr g n c En ie rn , B ret F a e, Ar a a z n . Ph s hf a d Co p e sb e F u d art lk s l n Ra a i a e S it n m r s i l l i 2 L w s M ,Ta l r R ,Br d e , e 1 I e a c ea ur e i A y o a lyP E ta . mp d n e M s emen s t D n m c i I et c u e [ . C o o l s 1 ,S r g r e y a is n n r n e T b s C] r eoe 3 pi e,N w a y r n a en o Ie a c u eth h f q e c n rsu e c] A dv ne s j f n  ̄ n eT b sa i r u n ya d pe sr [ g e Yo k,2 0 ,2 7 2 4 r 04 5 -8 . 11 3 C o e i n ie rn y r g n c E gn e ig, C EC ,2 0 0 8,5 1 8 1 9 3: 0 3— 0 0. L wi M ,Br d e ,Ra e a g ,a d Lu M e ur m e s e s A a ly P E dbuhR n o E. as e nt Do s n,C. Ra a i do z n ,A. Ro et ,T. Nu e ia i l t n o c l - b rs m rc l mu a i f S o Os i a l t gFudFo nIea c u e[ .Cy eoes1 i lilwinr neT bs c] rool 5,C lona n t r airi, f rn e , o P aeS i s n an r n eT b [ .C y c o r 1 , Sp i g r f h s hf n Ie a c u e C] roo l s 3 ti t e 2 0 , 61 2 0. 0 8 2 -7 l2 Va g e e S S, F a k lS H Nu rh s r n e me i a o e i g o u s tl u b - r lM d l fP laie T r u c n Ne r w Yo k,2 0 ,2 7. 7 . 0 4 6 2 3 4 L wi A ,Br d e e s M a ly P E, Ra e a g . I e a c e s r m e t f d b u hR mp d n e M a u e n s o l t lw i t oi V ses J .J u a o i c a i l n ie r e o nSe t esl[ ] o r l f o h nc g e- nF n c n B me aE n i g,2 0 n 0 3, 1 5 : 4 - 6 . 2 4 5 4 0 Iet c u e [ .A vn en C y g ncE g e r g me c n n r n eT b s C] d a c si roe i n i e n ,A r a a n i i I si t fP y i s n t u e o h sc ,2 0 , B : 5 7— 5 3. t 0 6 51 1 5 1 6 陶 文 铨 .数 值 传 热 学 ( 二 版 ) M] 第 [ .西 安 : 安 交 通 大 学 出版 西 5 E c n u , Ra d b u h, M ih e wi. I e t n e Tu e M o e s ra g L o y Ra e a g c a lLe s n ra e b d l 社 ,0 9 20. a dT er x ei na V riai [ .A v n e ro e i E — n hiE pr me t ei ct n C] d a c s n C g nc n l f o i y g n e i g CEC,2 0 i e rn , 0 4,4 : 4 5 1 9 9 1 8 —4 2 王福 军 .计 算 流 体 动 力 学 分 析 [ M] .北 京 : 华 大 学 出 版 社 , 清 2 0 . 0 4 6 胡 剑英 , 戴 巍 , 罗二 仓 , .脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的 研 究 第 三 等 部分: 性管调相能力的研 究 [] 惯 J .低 温 与 超 导 , 0 8 6( 0 : 2 0 ,3 1 ) 1 5 Fu n . sr sg ie O .Fu nn ,ht : / w f e ts— le t 3 U e ’ ud [ L] le t c t / w w. u nu e 6 I p l r .co m . s 1 . 6. 21 1 6 7 林建中, 晓 东, 阮 等. 流 体 力 学 [ ] M .北 京 : 华 大 学 出 版 社 , 清 2 0 0 5. 胡 剑英 , 戴 巍 , 罗二 仓 , 等 脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的研 究 第 一 部 分 : 向 进 气 模式 的研 究 [ ] 双 J .低 温 与 超 导 ,0 7 3 ( ) 4 8 2 0 , 6 1 : -. 胡剑英 , 戴 巍 , 二 仓 , 罗 等 脉 冲 管 制 冷 机 调 相 机 构 的 研 究 第 二 - + -- + -- - 4-- 4-? ( 接 第 1 页) 上 8 制 冷 温 度 以及 环 境 温 度 下 的性 能 测 试 , 得 大 量 实 验 获 机效 率最佳 , 且不 同的 制冷 温 度 , 佳 压缩 机 行 程 并 最 不 同 ;2 斯 特 林 制 冷 机 在 较 大 一 个 制 冷 温 度 范 围 () 内 , 冷量 随制 冷温度 呈线 性增 加 。 制 参 考 文 献 1 Ro s R G r B y e R . An Ov r iw o s J , o l F e v e fNAS S a e Cr o o l rP o A p c y e o e r 数 据 , 下 一 步 的 研 发 工 作 提 供 事 实 依 据 。大 量 的 实 为 验 结 果 表 明 , 制 冷 机 对 环 境 温 度 具 有 广 泛 的 适 应 该 性 , 过 了 一4 — 6 通 0 O℃ 的 环 境 温 度 的 考 核 ; 冷 机 在 制 制 冷 温 度 为 5 — 10 K, 可 以 平 稳 高 效 运 行 , 以 0 O 均 所 制 冷 机 具 有 广 泛 的制 冷 温 度 适 应 性 ; 冷 机 的压 缩 机 制 行 程 可 以 在 4 % 一 9 % 范 围 内 进 行 任 意 调 节 , 应 0 0 可 对不 同功耗及 冷量需 求 的场合 。 从 大 量 实 验 数 据 中 , 得 到 以 下 结 论 : 1 对 于 还 () ga s 2 0 C] ro l s 4 nen t n l ro olrC nee c , rm - 0 6[ .C y o rl ,I t ai a C c oe o f n e e r o y r I c ,B ud r C ,2 0 n . o le , O 0 7. 2 J G L ol gss m f p cp l ao [ ] Cyeo r,19 i .C oi yt o saeapi t n J n e r ci rool s 9 9 e ( 0 7 77 0 1 ):8 —9 . Ba ioW.D i not l ytm frasrn roolr J .C o r eadcnr s otl gC eo [ ] r - v os e ii y e y c oes 1 9 ( 0): 9 —9 . o lr, 9 9 1 7 17 4 固定 的 的膨胀机 行程 , 存在 最优 的压缩 机行 程使得 整