两级高频脉管制冷机的实验研究

论文摘要

高频脉管制冷机具有结构紧凑、效率高、振动小、可靠性高等优点,在军事、空间技术和科学研究等众多领域具有应用潜力。为了进一步探索高频脉管制冷系统中线性压缩机与脉管制冷机的联合运行机制,降低制冷温度,提高在给定温度下的制冷量,本文针对以下几个方面开展了理论与实验研究工作:1.在总结现有线性压缩机中的直线电机、间隙密封、挠性轴承及减振装置等关键技术的基础上,在本实验装置设计的压缩机中采用了动磁式直线电机、板弹簧支承和对置减振技术,并对设计方法进行了探讨。2.介绍了高频脉管制冷机的设计方法,对脉管制冷机冷头和线性压缩机的主要结构参数的匹配方法进行了研究。3.参加了高频脉管制冷机的加工和组装工作。详细介绍了高频脉管制冷机的实验装置,各个部件的特点,具体的安装步骤及在安装过程中需要注意的一些问题。4.对自制的对置式线性压机驱动的高频脉管制冷机的性能进行了初步的实验研究。主要测试了充气压力、工作频率及输入功率对制冷机性能的影响。在一定的充气压力下,对双向进气阀和小孔阀开度的组合效果进行了比较实验。5.根据初步的实验结果对原设计的线性压缩机和脉管冷头进行了改进,使制冷性能获得明显的改善,第一级脉管的最低温度达到了93.3K,第二级达到了14.2K。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号表
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 脉管制冷机的发展
• 1.1.1 脉管制冷机的结构发展
• 1.1.2 脉管制冷机的理论研究
• 1.2 高频脉管制冷机的研究意义
• 1.2.1 高频脉管制冷机的发展
• 1.2.2 研究本课题的意义
• 1.3 线性压缩机的工作原理及关键技术
• 1.3.1 线性压缩机的原理
• 1.3.2 线性压缩机的关键技术
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 高频脉管制冷机设计
• 2.1 整体设计
• 2.2 脉管冷头部分设计
• 2.2.1 回热器尺寸的确定
• 2.2.2 脉管部分的尺寸确定
• 2.2.3 换热器部分的尺寸确定
• 2.3 压缩机部分设计
• 2.3.1 排气容积及PV功的确定.
• 2.3.2 动磁式线性压缩机的动力学分析
• 2.3.3 直线电机的设计
• 2.3.4 活塞设计参数的确定
• 2.3.5 柔性轴承设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 高频脉管制冷机的实验装置
• 3.1 制冷系统的实验装置
• 3.1.1 线性压缩机
• 3.1.2 脉管制冷机
• 3.1.3 真空与绝热系统
• 3.1.4 测量系统
• 3.2 制冷机装置的安装
• 3.2.1 压缩机系统的装配
• 3.2.2 脉管制冷机系统的装配
• 3.2.3 测量系统安装
• 3.3 系统的调试和检漏
• 3.3.1 系统气密性试验
• 3.3.2 系统真空检漏
• 3.4 本章小结
• 第四章 高频脉管制冷机的实验研究
• 4.1 脉管制冷机实验系统
• 4.1.1 脉管制冷机介绍
• 4.1.2 实验步骤及注意事项
• 4.2 实验结果及改进
• 4.2.1 初步实验结果
• 4.2.2 实验改进
• 4.2.3 改进后的实验结果
• 4.3 运行参数对制冷性能的影响
• 4.3.1 输入功率对最低制冷温度的影响
• 4.3.2 充气压力对最低制冷温度的影响
• 4.3.3 工作频率对最低制冷温度的影响
• 4.3.4 双向进气和小孔开度对最低制冷温度的影响情况
• 4.4 压缩机共振频率的分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 全文总结及展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢