微型同軸脈管制冷機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究和理論分析.pdf

1、低溫電子學(xué)以導(dǎo)體動(dòng)態(tài)電阻的熱噪聲在低溫下可大大降低為基礎(chǔ)，包括半導(dǎo)體電路，高溫超導(dǎo)電路，半導(dǎo)體與超導(dǎo)體的混合集成電路，低溫光電子電路等，其主要工作溫區(qū)為60～80 K，需1～6 W 制冷功率。 本文在中科院上海技術(shù)物理研究所和上海交通大學(xué)制冷與低溫研究所合作的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)外脈管制冷機(jī)的研制現(xiàn)狀，研制一套微型同軸脈管制冷機(jī)，其性能在80K時(shí)能提供5W 制冷量，輸入功率為110W。圍繞研制脈管制冷機(jī)樣機(jī)，本文主要做了以下幾方面工

2、作： 1.首先，采用REGEN3.3 程序?qū)γ}管制冷機(jī)蓄冷器進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算和分析，利用REGEN3.3的計(jì)算結(jié)果對(duì)蓄冷器進(jìn)行了分析，對(duì)比了不同冷端壓比下，蓄冷器的冷端質(zhì)量流和壓力波相位角對(duì)蓄冷器效率的影響。 并對(duì)比了蓄冷器中冷端壓力和熱之間的關(guān)系。結(jié)果表明，在蓄冷器中的傳遞，壓力占的絕大部分。對(duì)于給定尺寸的蓄冷器，當(dāng)壓比為1.2時(shí)，冷端質(zhì)量流滯后于壓力波相位角30°時(shí)，效率最高。 2.其次,對(duì)微型

3、同軸脈管制冷機(jī)的關(guān)鍵零部件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)。對(duì)蓄冷器堵頭部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，優(yōu)化了制冷機(jī)的性能；對(duì)冷頭部分進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種新型的整體螺紋焊接式冷頭結(jié)構(gòu)。冷頭特殊的三種結(jié)構(gòu)優(yōu)化了冷頭的性能：螺紋連接加焊接的方式，增加了焊接的可靠性和檢漏時(shí)的安全性；狹縫式流道設(shè)計(jì)不但使工作氣體流動(dòng)更加均勻，而且增大了冷頭的整體換熱面積；冷端擋板內(nèi)的紫銅絲網(wǎng)起到層流化脈管冷端氣流的作用和部分換熱的作用。 3.搭建了高頻微型脈管制冷機(jī)整機(jī)測(cè)試

4、系統(tǒng)。通過(guò)鉑電阻溫度計(jì)來(lái)測(cè)量脈管制冷機(jī)冷頭溫度，利用熱平衡方法來(lái)實(shí)現(xiàn)脈管制冷機(jī)在特定溫度下的制冷量測(cè)量。同時(shí)利用計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)脈管制冷機(jī)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)。 4. 微型同軸脈管制冷機(jī)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試及分析。首先，研究了組合慣性管調(diào)相技術(shù)對(duì)脈管制冷機(jī)制冷性能的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，不同慣性管組合對(duì)脈管制冷機(jī)的制冷性能非常大，而同一組慣性管組合下，制冷機(jī)在某個(gè)頻率點(diǎn)能取得最佳的性能，但是在最佳頻率點(diǎn)附近4Hz的范圍內(nèi)，最低溫度