大冷量气体轴承斯特林制冷机与杜瓦耦合漏热分析

发布时间：2021-02-20 17:32

　　对大冷量气体轴承斯特林制冷机及其与杜瓦耦合方式进行了论述,对插拔式杜瓦耦合漏热损失进行了理论计算及试验分析,结果表明,插拔式杜瓦耦合损失为76.1%,制冷量仅有2 W@80 K。经分析可知,制冷机冷指与杜瓦内胆之间产生的环隙漏热是影响耦合性能的主要因素,通过对环隙采用真空密封方式和减小环隙引起的漏热损失,耦合损失降至16.5%,制冷量提升至7 W@80 K。该耦合方式简单可靠,易于操作,满足制冷机可拆卸更换和维修的工程化需求。 

【文章来源】：低温与超导. 2020,48(04)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

SZZ10000型气体轴承斯特林制冷机

为验证制冷机性能,搭建气体轴承斯特林制冷机测试平台, 得到了该制冷机在不同环境温度(常温23 ℃、低温-40 ℃及高温60 ℃)下的降温曲线,如图2所示。该制冷机输出制冷量为10.3 W@77 K/23 ℃,制冷效率COP为6.05%,常温环境下该制冷机的最低温度可降至40 K。3 耦合方式

根据二者的组合关系,制冷机与杜瓦的耦合方式主要分为集成式和插拔式两种。集成式结构是通过焊接方式,将制冷机与杜瓦集成为一体的结构,制冷机冷指直接置于杜瓦内,二者不可拆分,一旦制冷机发生故障,制冷机无法进行更换和维修,若拆卸杜瓦将造成整体破坏而报废。插拔式结构是制冷机、杜瓦各自独立,两者通过密封法兰进行连接,制冷机冷指与杜瓦内胆进行耦合,制冷机冷头通过杜瓦冷板贴合进行导冷。当制冷机发生故障时,可进行拆卸维修或更换。相比集成式结构,由于插拔式结构增加了制冷机冷头与杜瓦冷板之间的传热接触热阻、杜瓦内胆的导热漏热,及制冷机冷指与杜瓦内胆之间的环隙漏热等损失,因此该结构的冷损大于集成式结构。插拔式结构杜瓦的耦合方式可分为直接耦合和间接耦合两种。直接耦合即将制冷机冷头与插入式杜瓦冷板直接进行耦合接触,接触面之间通过填充良好的导热介质以减小接触热阻,通过结构设计来精确把握二者的耦合压缩量,耦合压缩量过大将导致制冷机薄壁冷指因受力过大而变形,过小则导致冷头与杜瓦冷板不能充分接触而造成热阻增加,影响制冷性能。间接耦合即通过在冷头与杜瓦冷板之间增加一个耦合器进行过渡耦合,耦合器一般为柔性结构,用导热优良的材料加工制作,柔性结构可通过预留一定的压缩量,保证耦合良好,同时不会损伤制冷机薄壁冷指。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]高温超导用自由活塞斯特林制冷机理论研究[J]. 王波,叶重,朱魁章,杨坤.  低温与超导. 2012(08)
[3]微型斯特林制冷器与杜瓦瓶组件耦合漏热分析[J]. 陈晓屏.  红外技术. 2002(01)



本文编号：3043100