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微型斯特林制冷机的实验研究

一、引言 最近儿年我们对国产3LY一。.8/194’和A3o4。二种斯特林循环制冷机的热力学性能进行了系统的测量,前者为小型单级制冷机,后者为微型双级制冷机。测量内容包括制冷温度、操作压力、制冷功率、冷却时间等参数及其相互之间的关系。此外还考虑了环境条件、回热器污染情况等对制冷机性能的影响。本文只介绍微型双级斯特林制冷机的实验研究。二、装置特性这台微型双级斯特林制冷机于1972年由北京大学制成。其主要的技木参数见表I,J尸~‘丫肚当三田正\/’不l/‘m钊,I份r爸二军图1制冷机测温 点布置图巾卜膨胀腔;2一回热器;3一膨胀腔;4一回热器5一热交换器6一压缩腔;7一活塞.最低制冷温度为25一30K〔“二。除少数几个零件外,大部分元件均用不锈钢制造。制冷机的气缸与排出器构成一个阶梯形的,低温膨胀腔,排出器内有两个同轴布置的回热器,采用不锈钢丝网作填料,在一级冷头外部装有一个铜屏,在铜屏外面的绝热夹套中缠绕有若千层镀侣涤纶薄膜,以减...  (本文共6页) 阅读全文>>

华中科技大学
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微型整体式斯特林制冷机研制及整机工程化模型研究

斯特林制冷机是小型低温制冷机中应用最广泛的一种,具有结构紧凑,工作温度范围宽,启动快,效率高,操作简单等特点。整体式斯特林制冷机是最早得到研究和应用的斯特林制冷机,由于其技术成熟,至今在许多领域仍得到广泛的应用。发达国家将优质斯特林制冷机列为对我国禁运的产品,因此发展具有独立知识产权的产品化的斯特林制冷机势在必行。为此,我们对旋转电机驱动的微型整体式斯特林制冷机的支撑结构进行了研究。研究工作围绕消除整体式斯特林制冷机中制约整机寿命的活塞和排出器的侧向力引起的密封磨损进行。采用把活塞和排出器固定在线性滑轨上的方式,把原来作用在气缸和排出器上的侧向作用力转移到线性滑轨轴承上。滑轨轴承为现成的成熟产品,可以承受一定载荷且具有长的寿命,把它应用于旋转式斯特林制冷机是可行的。本文对采用线性滑轨支撑的整体式斯特林制冷机样机研制过程和性能实验的情况进行了介绍。对结构设计的关键技术和关键过程进行了研究,总结了调机实验的情况。在样机研制的基础上,...  (本文共73页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
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热声斯特林系统微型化的研究

随着电子技术和光电子技术的高速发展,发热量日益升高,散热成了提高元件性能与稳定性工作的重要课题。随着工业技术不断的发展,对新一代的电子设备而言,传统冷却器的设计极限与制作技术已无法满足要求,因此,必须寻找新的制冷方式及采取新的可靠的制冷途径。电子、机械与其他相关工业所发展出来的微加工技术,使得微型制冷机的实现成为可能。对于微型化的制冷技术,就目前来说,主要有热电制冷、热声制冷和相变制冷等几种方式,由于热声制冷机具有结构紧凑,无运动部件等优点,本文将研究热声制冷机的微型化。对于声驱动的热声制冷机而言,声发生装置对系统性能的影响是非常关键的,因此本文将重点放在了热声制冷机用微型电动声压机的研究上,因为它比较适合微型化的要求。国内还没有关于微型热声制冷机用电磁驱动声压机的研究,这里仅仅是初步的探索。本文主要讨论了给定工况下、过渡尺寸(90mm 级)的小型热声制冷机用声压机的设计计算方法,并给出了设计结果。其次,也为微型声压机的设计计算...  (本文共64页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
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斯特林型两级脉管制冷机理论与实验研究

斯特林型脉管制冷机又称为高频脉管制冷机,由线性压缩机和脉管制冷机冷头组成,与其它类型的小型低温制冷机相比,具有振动小,效率高,结构紧凑,寿命长等优点,逐渐被推向实际应用。由于单级斯特林型脉管制冷机的制冷温度通常在60-80K左右,无法满足高温超导设备、液氢储存、红外探测器等对更低制冷温度的要求,因而研制两级结构的脉管制冷机显得十分必要。线性压缩机技术和高频脉管制冷机冷头技术是斯特林型两级脉管制冷机的主要技术难点。本文针对包括线性压缩机和高频脉管制冷机冷头的斯特林型两级脉管制冷机进行了理论和实验的研究。主要内容包括:1.对两级高频脉管制冷机冷头进行了理论分析研究。首先对多种冷头结构进行了比较,设定研究对象为U型的热耦合型两级脉管制冷机,调相机构为双向进气型和惯性管型。通过对回热器进行全面的数值计算和特性分析,对第一级和第二级回热器的尺寸参数进行了优化,确定脉管冷头的整体尺寸和运行参数,并确定了对压缩机输出参数的要求。然后,研究了回...  (本文共144页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
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β型自由活塞式斯特林装置的CFD模拟与实验研究

随着能源短缺和环保意识的逐渐加强,自由活塞式斯特林装置因具有高效率、寿命长、污染小、结构简单等一系列优点而被相关的科研工作者所重视。自由活塞式斯特林发动机具有多种燃料适应性,采用了板弹簧柔性支撑技术,被广泛应用于航空航天、太阳能及生物质能发电等领域。自由活塞式斯特林制冷机较传统制冷机的单级制冷温区大,采用直线电机驱动,现已被广泛用于红外技术、空间观测、低温生物等尖端领域。本文以Fluent软件为平台,对在研的自由活塞式斯特林装置进行了二维整机模拟研究,主要有以下几方面内容:第一,本文对自主在研的一款自由活塞式斯特林装置进行了二维简化,基于Fluent软件,采用动网格技术及UDF函数,分别对其作为制冷机和发动机时的情况下进行了模拟计算。研究表明:不论对于制冷机还是发动机,热腔与冷腔中密度分布均匀,膨胀腔、压缩腔中存在涡流耗散;回热器是最主要的压降组件且呈现出复杂的流动换热特征,压力分布在流体流向转变时刻呈现出非单调变化;另外,还得...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
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单级气动式斯特林制冷机耦合特性研究

近50年来,世界科技飞速发展,航空航天、低温超导、低温医疗、低温物理等得到了长足的进步,这使得小型低温制冷机在这些领域大规模应用。而斯特林制冷机是小型回热式低温制冷机中技术最为成熟、应用最为广泛的机种。斯特林制冷机又分为电控式和气动式结构,前者可以通过电控系统获得很好的相位,但是结构更复杂;后者结构虽简单紧凑,但难以获得好的相位(制冷机中质量流和压力波的相位差)。本文针对气动型斯特林制冷机的研究难点,开展了如下工作:(1)构建并完善了的从压缩机到膨胀机的动力学耦合模型,定性地揭示了各个重要参数之间的关系和它们对制冷机性能的影响,为气动型斯特林制冷机的理解和设计提供了新的视角。(2)针对给定的气动型斯特林制冷机,基于Sage软件建立了数学模型,从定量的角度验证了所提出制冷机的整机动力学耦合模型。(3)搭建了气动型斯特林制冷机的实验装置,对该制冷机在不同运行工况下的制冷性能和热端压比进行了实验验证,实验结果和模拟计算结果有较好的一致...  (本文共108页) 本文目录 | 阅读全文>>