空间脉冲管制冷机自适应主动减振控制技术

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作者 刘欣彤 石长振 +3 位作者 王莉娟 王乃亮 唐清君 赵密广 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期53-57,共5页

采用自适应主动减振控制器驱动制冷机压缩机,通过自适应窄带滤波控制算法使脉冲管制冷机50 Hz微振动力由0.21 N减为0.05 N,100 Hz微振动力由0.26 N减为0.04 N,150 Hz微振动力由0.9 N减为0.04 N,200 Hz微振动力由0.97 N减为0.02 N,250 H... 采用自适应主动减振控制器驱动制冷机压缩机,通过自适应窄带滤波控制算法使脉冲管制冷机50 Hz微振动力由0.21 N减为0.05 N,100 Hz微振动力由0.26 N减为0.04 N,150 Hz微振动力由0.9 N减为0.04 N,200 Hz微振动力由0.97 N减为0.02 N,250 Hz微振动力由0.69 N减为0.0 6 N。测试结果表明自适应主动减振控制对压缩机轴向前五阶具有明显的减振效果。 展开更多

关键词 脉冲管制冷机 主动减振 自适应控制

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72 Hz大冷量空间脉冲管制冷机 被引量：5

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作者 王乃亮 赵密广 +1 位作者 陈厚磊 梁惊涛 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第36期3968-3974,共7页

空间应用对低温制冷机的体积与重量有着较高的限制,然而目前10W级以上的空间制冷机重量均较大,不能满足空间应用的需求,因此轻量化脉冲管制冷机的研制工作迫在眉睫.相关研究表明,提高制冷机的运行频率,是实现制冷机轻量化的一种有效途径... 空间应用对低温制冷机的体积与重量有着较高的限制,然而目前10W级以上的空间制冷机重量均较大,不能满足空间应用的需求,因此轻量化脉冲管制冷机的研制工作迫在眉睫.相关研究表明,提高制冷机的运行频率,是实现制冷机轻量化的一种有效途径.为了提高制冷机的运行频率,本文首先从理论上分析了蓄冷器长度、蓄冷器填料、充气压力等因素对制冷机运行频率及制冷效率的影响规律.随后加工了35mm及45mm长度的脉冲管制冷机的冷指,并通过实验对制冷机的蓄冷器填料、充气压力等进行了优化.最终成功研制了一台72 Hz同轴型大冷量脉冲管制冷机,其在250W输入电功下,具有12W@80K的冷量,相对电功卡诺效率可达13.2%,整机效率较高. 展开更多

关键词 12W@80K 同轴 脉冲管 72Hz

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脉冲管制冷机中惯性管的数值模拟研究 被引量：3

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作者 赵密广 梁惊涛 +3 位作者 杨鲁伟 蔡京辉 侯小锋 周远 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期29-32,共4页

本文利用Fluent软件对惯性管进行数值模拟,计算采用二维层流的数值模型,得到惯性管入口处质量流量与压力波之间的相位及惯性管内部的压力波幅值和质量流量幅值的变化,给出不同频率及惯性管尺寸对惯性管入口处压力波与质量流量之间的相... 本文利用Fluent软件对惯性管进行数值模拟,计算采用二维层流的数值模型,得到惯性管入口处质量流量与压力波之间的相位及惯性管内部的压力波幅值和质量流量幅值的变化,给出不同频率及惯性管尺寸对惯性管入口处压力波与质量流量之间的相位的影响.通过分析并计算得到脉冲管冷端质量流量,进行设计计算. 展开更多

关键词 惯性管 数值模拟 相位差

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13W@80K空间大冷量脉冲管制冷机的模拟设计与试验验证 被引量：4

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作者 王乃亮 赵密广 +2 位作者 陈厚磊 梁惊涛 蔡京辉 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期175-181,共7页

目前,空间红外探测领域对80K温区的冷量需求越来越大,然而为其提供冷源的大冷量的空间脉冲管制冷机相对缺乏。为了提高空间脉冲管制冷机的制冷量,基于Sage平台,建立大冷量的同轴型脉冲管制冷机的整机模型,通过模拟计算,对制冷机的蓄冷... 目前,空间红外探测领域对80K温区的冷量需求越来越大,然而为其提供冷源的大冷量的空间脉冲管制冷机相对缺乏。为了提高空间脉冲管制冷机的制冷量,基于Sage平台,建立大冷量的同轴型脉冲管制冷机的整机模型,通过模拟计算,对制冷机的蓄冷器尺寸、脉冲管尺寸、惯性管调相与导流结构等进行设计。依据设计结果,加工了同轴型脉冲管制冷机的冷指,并通过试验研究了调相机构、充气压力、热端导流结构、蓄冷器丝网目数、输入电功率等因素对脉冲管制冷机的影响规律。将试验与模拟结果进行对比,两者具有较好的一致性,从而验证了该大冷量脉冲管制冷机整机模型的准确性。研制出的制冷机在输入电功功率为300W,热端温度为300K时,在80K获得了13W的制冷量,相对卡诺效率可以达到11.9%。且该工程样机已应用到空间项目中。 展开更多

关键词 80 K 脉冲管 大冷量 模拟 空间

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16.1K的高频两级脉冲管制冷机的实验研究 被引量：3

5

作者 赵密广 杨鲁伟 梁惊涛 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期205-207,共3页

单级高频脉冲管制冷机直接降低到20 K以下温区存在很大困难,采用多级方案是高频脉冲管制冷机获得更低温度的主要方法。本文介绍了一套高频气耦合型两级脉冲管制冷机的性能特性,该脉冲管制冷机可以达到16．1 K的最低温度,是目前有报道高... 单级高频脉冲管制冷机直接降低到20 K以下温区存在很大困难,采用多级方案是高频脉冲管制冷机获得更低温度的主要方法。本文介绍了一套高频气耦合型两级脉冲管制冷机的性能特性,该脉冲管制冷机可以达到16．1 K的最低温度,是目前有报道高频气耦合型两级脉冲管制冷机的最低温度。文中给出了双向进气、频率和输入功率对最低温度的影响． 展开更多

关键词 气耦合 两级 高频脉冲管制冷机 实验

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“高分四号”卫星凝视相机脉冲管制冷机 被引量：4

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作者 蔡京辉 赵密广 洪国同 《航天返回与遥感》 北大核心 2016年第4期66-71,共6页

"高分四号"卫星凝视相机采用国产长寿命脉冲管制冷机冷却红外焦平面探测器,是中国长寿命脉冲管制冷机首次在轨业务应用。文章介绍了该长寿命脉冲管制冷机的特点、主要技术指标、可靠性控制措施,同时介绍了中国科学院理化技术... "高分四号"卫星凝视相机采用国产长寿命脉冲管制冷机冷却红外焦平面探测器,是中国长寿命脉冲管制冷机首次在轨业务应用。文章介绍了该长寿命脉冲管制冷机的特点、主要技术指标、可靠性控制措施,同时介绍了中国科学院理化技术研究所基于"高分四号"卫星凝视相机脉冲管制冷机研制的新一代脉冲管制冷机的情况。"高分四号"卫星上的脉冲管制冷机采用理化所独立研制的高效率压缩机。该压缩机采用永磁电机动圈结构、板弹簧支撑,电机中永磁场最高磁场强度达到1.1T。脉冲管冷指采用同轴布置。整机制冷性能为3W/80K,最大输入功率小于80W,整机质量小于6kg。脉冲管制冷机已在轨连续开机超过半年,性能未见衰减。 展开更多

关键词 压缩机 脉冲管制冷机 红外焦平面探测器 “高分四号”卫星

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关于一种高纯铝冷链传热性能的试验研究 被引量：2

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作者 田大成 练敏隆 +5 位作者 叶翔 孙立达 刘欣彤 王莉娟 王乃亮 赵密广 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期33-36,共4页

针对一种高纯铝冷链进行了设计,并对其传热能力开展了试验研究。搭建了试验验证平台及测试系统,实际测试了结构两端的温度差,并对该结构的传热特性进行了计算,同时对该结构力学特性进行测试。得出结论:该类耦合结构热导率在40 K温区可... 针对一种高纯铝冷链进行了设计,并对其传热能力开展了试验研究。搭建了试验验证平台及测试系统,实际测试了结构两端的温度差,并对该结构的传热特性进行了计算,同时对该结构力学特性进行测试。得出结论:该类耦合结构热导率在40 K温区可以达到950 W/m·K,适用于远距离布置和重量要求较高的场合。 展开更多

关键词 铝冷链 40K 热导率

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机械制冷机冷却的透射式光学系统支撑结构（英文） 被引量：3

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作者 王兆利 梁惊涛 +3 位作者 赵密广 陈厚磊 王娟 卫铃佼 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期194-204,共11页

低温光学能够降低红外光学系统自身热噪声,有效提高探测灵敏度。支撑结构是实现光学系统在低温下正常工作的关键部件。设计的透射式低温光学系统工作温度为150 K,采用脉冲管制冷机这种新型机械式低温制冷机做冷源。因制冷机冷指直径较小... 低温光学能够降低红外光学系统自身热噪声,有效提高探测灵敏度。支撑结构是实现光学系统在低温下正常工作的关键部件。设计的透射式低温光学系统工作温度为150 K,采用脉冲管制冷机这种新型机械式低温制冷机做冷源。因制冷机冷指直径较小,直接冷却光学透镜会在透镜内部产生较大温差,影响成像质量,为此设计了一种新型支撑结构,一方面设计了新型的轴向支撑和径向支撑用来减少透镜在低温下的形变,另一方面建立了透镜与脉冲管制冷机之间的传热模型,来指导支撑结构热设计,减小透镜内部温差。最后,对透镜支撑的低温性能进行了测试,实验结果表明,经过3 h,透镜温度由300 K降至150 K,支撑结构很好地保护了透镜并且在降温过程中透镜内部温差小于1 K。当温度从300 K降低到150 K时,光学表面的最大变形小于1λ(1λ=632.8 nm)。支撑结构从机械和热学性能上满足了低温光学系统的需要,为机械式制冷机冷却光学系统的光机结构设计提供了一种新选择。 展开更多

关键词 低温光学 透镜支撑 温度梯度 脉冲管制冷机 红外成像

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一种透射式低温光学系统的光机结构热设计 被引量：3

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作者 王兆利 梁惊涛 +2 位作者 赵密广 陈厚磊 卫铃佼 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期30-34,共5页

针对脉冲管制冷机做冷源的低温光学系统的热控指标,从传热学的角度出发,设计了一种具有对称传热路径的光机结构。搭建了试验装置对光机结构的低温性能进行了测试,实验结果表明,经过3个小时,透镜温度由300 K降至150 K,支撑结构很好的保... 针对脉冲管制冷机做冷源的低温光学系统的热控指标,从传热学的角度出发,设计了一种具有对称传热路径的光机结构。搭建了试验装置对光机结构的低温性能进行了测试,实验结果表明,经过3个小时,透镜温度由300 K降至150 K,支撑结构很好的保护了透镜没有使之损坏并且降温过程中透镜内部的温差小于1 K。光机结构在热学性能上满足了透射式低温光学系统的需要。 展开更多

关键词 低温光学 脉管制冷机 透镜支撑 温差 红外成像

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脉冲管制冷机内部交变流动过程实验研究 第一部分 实验装置与数据处理系统 被引量：2

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作者 王希龙 赵密广 +2 位作者 蔡京辉 梁惊涛 周远 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期6-8,16,共4页

鉴于脉冲管制冷机内部流动过程是复杂的动态交变流动 ,运行参数、结构参数和调相机构等对内部流动规律的影响还不是十分清楚 ,建立了脉冲管制冷机内部动态参数测试装置 ,介绍了实验系统的组成 ,测试设备和数据采集与处理方法。该实验台... 鉴于脉冲管制冷机内部流动过程是复杂的动态交变流动 ,运行参数、结构参数和调相机构等对内部流动规律的影响还不是十分清楚 ,建立了脉冲管制冷机内部动态参数测试装置 ,介绍了实验系统的组成 ,测试设备和数据采集与处理方法。该实验台能准确测量蓄冷器入口和脉冲管热端的压力波和速度波 ,通过对它们的幅值与相位的分析 ,能够系统的得到各种因素对脉冲管制冷机内部流动状态的影响规律。 展开更多

关键词 脉冲管制冷机 交变流动 实验装置 数据处理 调相机构 低温制冷机

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稀释制冷机^(3)He-^(4)He混合溶液非稳态制冷过程研究

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作者 郑茂文 赵密广 +4 位作者 卫铃佼 潘子杰 全加 梁惊涛 陈厚磊 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期19-26,共8页

稀释制冷机是量子计算、超导的核心设备,能为其提供近乎绝对零度的低温环境,将热噪声降至极低水平。为了研究稀释制冷机的工作特性,将稀释制冷机非稳态启动过程分为3个阶段,并给出3个阶段的热力学分析方法。针对减压过程得到了其两相态... 稀释制冷机是量子计算、超导的核心设备,能为其提供近乎绝对零度的低温环境,将热噪声降至极低水平。为了研究稀释制冷机的工作特性,将稀释制冷机非稳态启动过程分为3个阶段,并给出3个阶段的热力学分析方法。针对减压过程得到了其两相态参数平衡关系,并分析了热负荷对其影响。针对非稳态相分离过程研究了其稀释制冷特性,并分析了非理想因素对其制冷过程的影响。研究结果给出了各阶段的制冷特性,为稀释制冷机的研究与实验设计提供理论依据。 展开更多

关键词 稀释制冷 极低温 量子计算 绝对零度

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层流化元件对脉冲管制冷机性能影响的实验研究 被引量：1

12

作者 王乃亮 赵密广 +1 位作者 陈厚磊 梁惊涛 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期35-38,共4页

分析了射流对制冷机性能的影响机理,并设计了一种锥形挡片,将其作为同轴型脉冲管热端的层流元件。并通过实验研究了该层流元件与传统丝网式层流元件等对制冷机性能的影响规律。结果表明,合适的层流元件能够有效抑制射流,提高制冷机的效... 分析了射流对制冷机性能的影响机理,并设计了一种锥形挡片,将其作为同轴型脉冲管热端的层流元件。并通过实验研究了该层流元件与传统丝网式层流元件等对制冷机性能的影响规律。结果表明,合适的层流元件能够有效抑制射流,提高制冷机的效率。其中采用铜挡片与铜丝网组合的方式,层流化效果最好,制冷机性能最佳。该脉冲管制冷机在250 W输入电功下,最高可以获得11.2 W@80 K的制冷量。 展开更多

关键词 脉冲管 层流化 射流

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一种透射式低温光学系统的设计与验证 被引量：1

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作者 王兆利 梁惊涛 +2 位作者 赵密广 陈厚磊 王娟 《红外》 CAS 2018年第6期8-14,共7页

由于能够减小系统自身的热噪声和提高系统信噪比,低温光学是实现高灵敏度红外探测的必要手段。提出了一种将脉冲管制冷机用作冷源的透射式低温光学系统。这种新型低温光学系统可用于体积和重量受限而又需要进行高灵敏度红外探测的场合... 由于能够减小系统自身的热噪声和提高系统信噪比,低温光学是实现高灵敏度红外探测的必要手段。提出了一种将脉冲管制冷机用作冷源的透射式低温光学系统。这种新型低温光学系统可用于体积和重量受限而又需要进行高灵敏度红外探测的场合。从光学设计、光机结构设计和内部热噪声分析等方面说明了透射式低温光学系统的设计过程。搭建了用于对脉冲管制冷机冷却光学系统的可行性进行验证的试验系统,并从系统内部热噪声的角度对低温光学的有效性进行了验证。实验结果表明,经过3h,透镜温度由300K降至设计温度150K,继续降温则可达到最低温度105K。测试过程中,透镜保持完好,验证了将脉冲管制冷机用作冷源的可行性。用黑体和320×256元碲镉汞探测器对光学系统自身的热噪声进行了测试。结果表明,当光学系统的温度从300K降至215K时,其自身热辐射减少了75%。这与理论分析结果一致,验证了低温光学降噪的有效性。 展开更多

关键词 低温光学 脉冲管制冷机 内部热噪声 红外成像

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60K大冷量同轴型脉冲管制冷机的设计与优化 被引量：1

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作者 刘欣彤 全加 +2 位作者 刘彦杰 赵密广 梁惊涛 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1698-1701,共4页

针对红外、超导应用的迫切需求,本文对工作温度为60 K的同轴型脉冲管制冷机进行优化设计。对调相机构的不同组合进行实验研究,获得了该脉冲管制冷机的最佳调相方式;对蓄冷器内丝网的填充方式进行研究,确定了60 K制冷机中蓄冷器丝网的填... 针对红外、超导应用的迫切需求,本文对工作温度为60 K的同轴型脉冲管制冷机进行优化设计。对调相机构的不同组合进行实验研究,获得了该脉冲管制冷机的最佳调相方式;对蓄冷器内丝网的填充方式进行研究,确定了60 K制冷机中蓄冷器丝网的填充方式。制冷机在输入功率250 W,热端温度310 K时,在60 K可以获得5.71 W的冷量,相对卡诺效率达到9.52%。 展开更多

关键词 60 K 脉冲管制冷机 设计与优化 同轴型

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高频脉冲管制冷机交变蓄冷器流动阻力特性实验研究——第一部分:研究现状及进展 被引量：1

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作者 王希龙 赵密广 +1 位作者 蔡京辉 梁惊涛 《真空与低温》 2004年第1期17-20,共4页

总结了高频微型脉冲管制冷机蓄冷器交变流动阻力特性的研究现状。针对高频脉冲管制冷机设计过程中引用不同的流动阻力系数使得流动压力降结果相差很大的实际情况,系统总结了已有的研究成果,明确了不同经验公式和图表的适用范围,有利于... 总结了高频微型脉冲管制冷机蓄冷器交变流动阻力特性的研究现状。针对高频脉冲管制冷机设计过程中引用不同的流动阻力系数使得流动压力降结果相差很大的实际情况,系统总结了已有的研究成果,明确了不同经验公式和图表的适用范围,有利于提高高频脉冲管制冷机设计的可靠性。 展开更多

关键词 高频脉冲管 制冷机 交变蓄冷器 流动阻力特性 研究现状 换热系数

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脉冲管制冷机充气系统的纯化研究

16

作者 徐少辉 赵密广 梁惊涛 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期25-27,共3页

设计了低温吸附器对充气系统进行纯化处理以减轻污染,氦气浓度由99.0471%提高到99.8066%,效果明显。另外,对充气系统还进行了其它的处理措施,能有效地净化系统管道。

关键词 污染 脉冲管制冷机 纯化 低温吸附器

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高频脉冲管制冷机交变蓄冷器流动阻力特性实验研究——第三部分:理论分析与实验结果

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作者 王希龙 赵密广 +2 位作者 蔡京辉 梁惊涛 周远 《真空与低温》 2004年第3期132-136,共5页

从基本方程入手分析交变流动蓄冷器,得到了不同于稳态流动的交变流动阻力系数定义,并在动态实验台的基础上,研究高频交变流动蓄冷器的阻力特性。实验中发现交变流动与稳态流动阻力系数的关系不能用简单的倍数关系表示,finst/fst比例因... 从基本方程入手分析交变流动蓄冷器,得到了不同于稳态流动的交变流动阻力系数定义,并在动态实验台的基础上,研究高频交变流动蓄冷器的阻力特性。实验中发现交变流动与稳态流动阻力系数的关系不能用简单的倍数关系表示,finst/fst比例因子随着瞬态雷诺数而变化;交变流动阻力系数随瞬时Re变化存在非对称性。所得实验结果对于高频脉冲管制冷机的整机数值模拟有重要的参考价值。 展开更多

关键词 交变流动 蓄冷器 制冷机 流动阻力特性 表示 阻力系数 高频 实验研究 实验结果 稳态流

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高频脉冲管制冷机交变蓄冷器流动阻力特性实验研究——第二部分:实验装置和数据处理系统

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作者 王希龙 赵密广 +2 位作者 蔡京辉 梁惊涛 周远 《真空与低温》 2004年第2期67-70,共4页

鉴于目前高频脉冲管制冷机中蓄冷器交变流动阻力特性的设计数据十分缺乏,作者建立高频脉冲管制冷机蓄冷器的稳定流动和交变流动动态参数测量实验台,介绍了实验系统的组成、测试装置和数据采集与处理方法。实验台采用测控领域广为流行的L... 鉴于目前高频脉冲管制冷机中蓄冷器交变流动阻力特性的设计数据十分缺乏,作者建立高频脉冲管制冷机蓄冷器的稳定流动和交变流动动态参数测量实验台,介绍了实验系统的组成、测试装置和数据采集与处理方法。实验台采用测控领域广为流行的LabVIEW图形化开发平台,将实验段两端的动态压力、流速数据等通过采集系统,送入计算机进行数据处理,并实时绘制图形曲线。通过测量蓄冷器两端的动态压力、流速,得到高频(30～60Hz)交变流动情况下动态压力与质量流量之间振幅和相位关系,从而得到所测蓄冷器的交变流动阻力特性。 展开更多

关键词 蓄冷器 交变流动 制冷机 流动阻力特性 质量流量 制图 实验台 图形化开发 行数据 数据处理系统

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大冷量同轴型脉冲管制冷机蓄冷器周向温度分布实验研究

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作者 张雅婷 王乃亮 +3 位作者 赵密广 李金泽 荀玉强 梁惊涛 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期1-5,12,共6页

针对一台液氮温区可产生100 W制冷量的脉冲管制冷机,通过控制变量的方法实验研究了工作频率、输入功率、冷头热负荷量对蓄冷器圆周方向温度分布和最大温差的影响。研究结果表明:工作频率的改变对蓄冷器的周向温度分布影响不大,增大输入... 针对一台液氮温区可产生100 W制冷量的脉冲管制冷机,通过控制变量的方法实验研究了工作频率、输入功率、冷头热负荷量对蓄冷器圆周方向温度分布和最大温差的影响。研究结果表明:工作频率的改变对蓄冷器的周向温度分布影响不大,增大输入功率导致蓄冷器的周向温度不均匀性明显变强,增大冷头热负荷量可以减小蓄冷器的周向温度不均匀性。 展开更多

关键词 脉冲管制冷机 大冷量 温度分布 蓄冷器

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液氮温区25 W高频轻量化脉冲管制冷机调相实验研究

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作者 张雅婷 王乃亮 +2 位作者 赵密广 荀玉强 梁惊涛 《真空与低温》 2023年第3期268-273,共6页

在轻量化的前提下实现大冷量制冷是脉冲管制冷技术发展的一个重要趋势。研制了一台整机质量仅5.7 kg的液氮温区同轴型高频脉冲管制冷机,介绍了其主要结构的设计参数与制冷性能。经惯性管调相优化,当热端温度为293 K、运行频率为74 Hz、... 在轻量化的前提下实现大冷量制冷是脉冲管制冷技术发展的一个重要趋势。研制了一台整机质量仅5.7 kg的液氮温区同轴型高频脉冲管制冷机,介绍了其主要结构的设计参数与制冷性能。经惯性管调相优化,当热端温度为293 K、运行频率为74 Hz、输入功率为500 W时,制冷机可以在80 K温度下产生25 W制冷量。通过实验研究了压缩机效率、冷指的相对卡诺效率、冷指入口处质量流与压力波的相位差等随惯性管尺寸及频率的变化关系。分析表明,当压缩机最优工作频率与冷指最优工作频率接近时,整机效率最高,此时冷指入口处质量流领先压力波相位角30°。 展开更多

关键词 脉冲管制冷机 液氮温区 高频 同轴型

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