绝热膨胀-放气回热式制冷循环及其热力学分析

本文提出一种新的闭式气体膨胀循环——绝热膨胀-放气回热式制冷循环,或者称改进型G-M循环,采用该循环的制冷机具有Gifford-McMahon(G-M)循环制冷机的结构简单、无维修运转周期长、振动较小等优点,而该循环的效率比G-M循环高。与G-M制冷机相类似,采用该循环的制冷机也可以做成多级。本文叙述了循环的工作过程,进行了循环的热力学分析及新循环与G-M循环的性能比较,得出了一些有益的结果。这些结果可供制冷机的设计和实验研究参考。     

小型低温制冷机的综合性能比较及选用

对小型低温制冷机的综合性能进行了比较，从制冷温度同制冷量和工作寿命、制冷温度同效率及制冷系数等的关系曲线分析各种小型低温制冷机的优缺点，对其选用标准提出了一些建议。     

200K/40W自由活塞斯特林制冷机的实验研究

针对温度为200 K低温冰箱,研制了一台大冷量自由活塞斯特林制冷机.实验测试了充气压力和制冷温度对压缩机共振频率的影响;研究了膨胀机固有频率和运行频率对位移相位差的影响关系;采用多点热负荷静态复温法测试了制冷机的静态冷损,证明了氦气和丝网导热对静态冷损影响极小.该样机在200 K时最大制冷量可达40 W(250 W输入).     

200 K/40 W自由活塞斯特林制冷机的实验研究

针对温度为200 K低温冰箱,研制了一台大冷量自由活塞斯特林制冷机.实验测试了充气压力和制冷温度对压缩机共振频率的影响;研究了膨胀机固有频率和运行频率对位移相位差的影响关系;采用多点热负荷静态复温法测试了制冷机的静态冷损,证明了氦气和丝网导热对静态冷损影响极小.该样机在200 K时最大制冷量可达40 W(250 W输入).     

Wave rotors used for expansion refrigeration technology

波转子是一种利用通道内压力气体接触时产生的各种气波运动实现能量转换的非定常流动设备.提出了一种新型的四端口返流波转子制冷机——压力交换制冷机,并利用一维非定常流动理论和计算流体力学方法分析了其工作过程和制冷原理,得到了该设备正常工作的基本限制条件;实验研究了影响压力交换制冷机的各种因素.目前该机实验室等熵效率已达68%,表明在气体膨胀制冷领域将波转子用于制冷技术前景看好.     

整体式斯特林制冷机用于家用冰箱的性能研究

基于斯特林制冷循环在环保方面的优点,对一种应用于家用和商用冰箱的整体式斯特林制冷机进行了实验研究.该制冷机由一个膨胀气缸、一个压缩气缸和回热器构成,膨胀活塞和压缩活塞以V型分布并由同一个曲柄连杆机构驱动,制冷端连接到膨胀气缸并向外部提供冷量.研究表明:当整体式斯特林循环制冷机应用于普冷和冰箱领域时,各种结构间存在着最优匹配;3种回热器结构中长度为60 mm、直径为50 mm的系统性能最优;对于不同的回热器,其工质氮气和氦气的最佳充气压力不同,在长度为60 mm、直径为50 mm的结构中,以氮气和氦气为工质的最佳充气压力分别为1 Mea和1.3 Mea,当转速分别为500～700 r/min(氮气)和800～1 000 r/rain(氦气)时,制冷量和性能系数最优.     

回热式低温制冷研究进展

 很多特殊的物理现象伴随着低温而出现,低温技术正逐渐渗透到社会生活中的很多领域。回热式制冷作为两类主流低温制冷技术之一,主要包括斯特林制冷机、G-M 制冷机、脉冲管制冷机3 种结构形式。前两种结构技术成熟,但在寿命或效率方面有一定的不足;脉冲管制冷机可靠性和效率均较高,近年来发展最为迅猛。热声理论从声波与固壁相互作用的角度解释了回热式制冷的工作机制,正逐步发展成为研究回热式制冷的统一的理论工具,同时也使一种新的回热式制冷机结构--热声制冷机诞生。其中,双作用热声制冷可能存在较大的发展前景。目前回热式制冷正呈现多热点的发展趋势。回热式制冷在不断拓展应用的同时也在不断深化内在的科学问题研究,改进自身结构,孕育新的发展的机会。     

磷铜网加铅球填料回热器的换热性能分析

文章基于G-M低温制冷机装置,以磷铜网加铅球填料回热器为研究对象,通过数值模拟方法,得出了G-M制冷机回热器内部氦工质温度参数的动态变化规律;利用对流换热的场协同理论,对比分析采用磷铜网加铅球作为回热器填料的对流换热性能;针对不同填料类型的回热器进行了G-M低温制冷机整机换热性能对比实验,得出了提高整机换热性能的磷铜网与铅球的填充比例。     

量子简并对斯特林制冷循环制冷系数的影响

本文利用修正的理想气体状态方程推导出理想费米气体^3He为工作物质的量子斯特林制冷循环的制冷系数和输入功的一般表达式，讨论在高温和低温两种极限条件下循环的制冷系数，分析了量子简并对循环制冷系数的影响。所得结论可为低温气体制冷机的研究提供理论依据。     

Stirling制冷机抽气制冷的理论和实验的研究

Stirling循环制冷机具有制冷量大、制冷温度低、制冷量变化范围大、制冷温度宽广、结构紧凑、冷却速度快、热力学效率高等优点。但Stirling制冷机用于气体液化时——这是Stirling机在安验室最主要的应用——整机热力学效率却下降很多。为了改进性能系数,本文介绍了一种新的抽气Stirling制冷机。为了计算抽气循环和决定P.V.T.G的参数,建议采用新的计算方法。此种计算方法命名为“当量容积计算法”。     

迷宫式密封活塞对G M制冷机性能的影响

为了提高10 K温区双级G M制冷机的性能及运行稳定性,设计了一套迷宫式密封活塞,其中活塞和汽缸均采用不锈钢材料,以保证低温下两者具有相同的收缩率.通过实验,对比分析了传统活塞环密封与迷宫式活塞密封对制冷机性能,以及活塞材料和充气压力对迷宫式活塞密封性能的影响.结果表明：当采用不锈钢材料的迷宫式活塞时,其在低温下的密封性能更佳,有利于提高制冷机的制冷量;系统的充气压力对密封性能影响较小,但较高的充气压力可以获得更大的制冷量.
关键词：     

Temperature dependence of niobium superconducting nanowire single-photon detectors in He-3 cryocooler

Performances of superconducting nanowire single-photon detectors （SNSPDs） based on low Tc mate- rials strongly depend on the operating temperatures. We have fabricated infrared-sensitive niobium SNSPDs based on doped niobium （Nb＊） films and measured them in He-3 cryocooler. The critical current approaches to the de-pair- ing current at 0.3 K. Therefore, with the decrease in tem- peratures, we have observed a monotonous increase of count rate at the wavelength of 1,521 nm and exponential decrease of dark count rate at all bias currents. The possible origin of dark counts for doped Nb devices is also discussed.     

玻璃纤维增强塑料低温收缩率的测量

以二级G-M制冷机为冷源建立了15~293K温区的应变测量系统.采用应变片法测量了材料低温收缩率,分析并修正了低温下卡玛箔应变片电阻和灵敏系数变化对测量结果的影响.通过测量304不锈钢收缩率并与标准值比较,验证了系统测量的准确性且得出灵敏系数的修正系数随温度的变化关系.随后测量Al6061-T6的收缩率并与标准值对比,两者最大偏差为-4.8%,验证了修正系数的合理性.最后测量了玻璃纤维质量分数为70%的玻璃纤维增强塑料(GFRP)横向和纵向的收缩率.结果表明:同一温度范围内GFRP横向应变值为纵向应变值的1.12倍.     

模糊控制技术在电厂高压开关室中央空调监控系统中的应用

电厂高压开关室的中央空调制冷监控系统对于电厂的安全运行十分重要。开关室中央空调系统对象复杂 ,具有非线性、时变和分布参数多等特点 ,为保障系统安全和稳定运行 ,必须采用有效的控制算法。文中提出了一套切合实际的温度模糊控制算法 ,成功地实现了对多台制冷机组的在线控制 ,实际运行过程中取得了较好的控制效果 ,并达到了节能目的     

微型制冷机设计特点及联试结果分析

文章介绍了一种０．５Ｗ／８０Ｋ微型双活塞对置式斯特林循环制冷机的设计特点,并对设计思路及联试结果进行了分析。目前,该制冷机与红外探测器组件联试已取得成功,被冷却红外器件工作时温度低于７７Ｋ,室温成像效果清晰,已用于多元红外系统中。     

用两种蒸发温度对鱼品速冻的制冷工艺

通过理论分析、计算和实际应用测定,全面阐述了用两种蒸发温度对鱼品进行速冻的制冷系统。该系统投资少、见效快、节电幅度大(每吨冻鱼7.84 kw·h),改造方便,在水产、食品冷冻行业具有显著的推广应用价值。     

混合工质成分对自复叠冷冻干燥装置降温速率的影响

首次对以精馏型自复叠制冷系统为冷源的冷冻干燥装置降温过程进行了准稳态数值模拟,发现在混合工质成分和循环压比给定时,循环单位容积制冷量随压力位变化有峰值存在,具有与纯工质循环不同的特征.通过定成分和变成分下循环制冷量的优化,深入分析了混合工质成分对降温过程中各温度位循环制冷量的影响规律,从而可以为各种不同降温速率要求的冻结工艺设计混合工质的成分,为冻结工艺所要求的降温速率控制提供便利.借助于总单位温降时间和单位温降时间两个新概念,对物品热容量与搁板蒸发器热容量相比很小时的特例进行了深入分析.设计和制作了一台以精馏型自复叠制冷系统为冷源的冷冻干燥装置,实现了-60～-80℃温区的稳定运行,实验结果初步验证了理论分析所得到的结论.     

制冷压缩机工作过程的计算模拟

采用国内外近年来的研究成果，设计了较为精确的描述制冷压缩机工作过程的数学模型，编制了功能较多的计算模拟软件，应用该软件对制冷压缩机在广泛工况范围内的工作过程进行了模拟计算，经国产新型８ＥＳ１０和８１０ＡＣ两种压缩机的试验结果验证，说明该计算模拟是成功的。