高频脉管制冷机的设计与实验研究

论文摘要

线性压缩机驱动的高频脉管制冷机由于其结构紧凑、效率高、可靠性高、低振动以及无磁性干扰，在军事、空间技术和科学研究等众多领域具有巨大的应用潜力。为了进一步探索直线压缩机与脉管制冷机的联合运行机制，降低直线压缩机驱动的脉管制冷机的制冷温度，本文针对以下几个方面开展了理论与实验研究工作：1．设计一台由直线压缩机驱动的两级高频脉管制冷机，即斯特林型脉管制冷机。通过分析比较多级脉管制冷机的级间耦合方式，选用非等温边界热耦合方式，即通常所说的分离型。2．设计一台直线压缩机，用于驱动两级高频脉管制冷机。通过分析比较直线电机驱动的压缩机的不同类型，此线性压缩机选用动磁式，属于电磁振动压缩机的一种。3．研究高频脉管制冷机的设计方法，分析一些主要设计参数对脉管制冷机性能的影响。在学习理解他人脉管制冷机组成模型的基础上，建立一个用于热耦合型两级高频脉管制冷机的集成设计模型。4．使用回热器计算程序REGEN对两级高频脉管制冷机进行设计计算，确定冷头结构尺寸以及线性压缩机的排气容积。通过计算预测两级高频脉管制冷机的第一级单独运行时的性能。5．完成脉管制冷机冷头部件和线性压缩机零部件的加工制造，制冷机系统的装配，实验系统的搭建以及实验系统的调试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号表
• 第一章 绪论
• 1.1 高频脉管制冷机的研究意义
• 1.2 脉管制冷机的研究进展
• 1.2.1 脉管制冷机的历史
• 1.2.2 脉管制冷机的理论研究
• 1.3 线性压缩机的研究进展
• 1.4 高频脉管制冷机在各国的最新研究进展
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 高频脉管制冷机的结构
• 2.1 高频脉管制冷机冷头结构
• 2.1.1 级间耦合方式
• 2.1.2 两级高频脉管制冷机冷头结构
• 2.2 线性压缩机结构
• 2.2.1 线性压缩机的结构类型和工作原理
• 2.2.2 动磁式线性压缩机的结构
• 2.3 本章小结
• 第三章 高频脉管制冷机的设计计算
• 3.1 高频脉管制冷机的设计方法
• 3.1.1 影响脉管制冷机性能的设计参数及其分析
• 3.1.2 脉管制冷机的设计模型介绍
• 3.2 高频脉管制冷机冷头结构设计计算
• 3.2.1 设计目的
• 3.2.2 程序中主要输入参数的确定
• 3.2.3 计算过程与结果分析
• 3.2.4 冷头主要部分结构尺寸的确定
• 3.3 线性压缩机排气容积计算
• 3.4 高频脉管制冷机性能计算
• 3.5 本章小结
• 第四章 高频脉管制冷机的实验装置
• 4.1 实验装置介绍
• 4.1.1 压缩机系统
• 4.1.2 脉管制冷机系统
• 4.1.3 真空与绝热系统
• 4.1.4 测量系统
• 4.2 制冷机部件加工制造
• 4.2.1 脉管制冷机冷头结构零部件加工
• 4.2.2 线性压缩机零部件制造
• 4.3 制冷机的装配
• 4.3.1 冷头的装配
• 4.3.2 丝网填充
• 4.3.3 测量系统安装
• 4.3.4 真空绝热系统安装
• 4.3.5 压缩机系统安装
• 4.3.6 其它部件安装
• 4.4 实验系统的调试
• 4.4.1 系统试压和检漏
• 4.4.2 系统的真空检漏
• 4.4.3 系统的性能测试
• 4.5 本章小结
• 第五章 全文总结及展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文目录
• 致谢