有阀线性压缩机驱动液氦温区闭式JT制冷机性能

发布时间：2021-08-25 10:07

　　线性压缩机驱动的液氦温区闭式JT（Joule-Thomson）节流制冷系统,是实现深空探测目标的核心技术.为进一步探究闭式JT循环的压缩机工况影响和制冷温度变化情况,搭建了预冷型液氦温区闭式JT节流制冷机实验台.实验中,采用单向阀组与传统线性压缩机结合,获取JT循环所需直流流动氦气工质并提供节流所需大压比.考虑单级有阀线性压缩机压力能力,选取10 K左右预冷温度,测试了不同压缩机工况特性及节流孔的压力流量特性.通过调节活塞位移和压缩机运行频率,可以获得3.91 K的最低温度.该闭式循环JT制冷机在4.09 K稳定工况下可以获得10.8 mW的最大制冷量,为后续多级压缩和更低温区的闭式系统提供可靠的研究基础. 

【文章来源】：科学通报. 2020,65(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

(网络版彩色)线性压缩机驱动的液氦温区JT节流制冷循环示意图

(网络版彩色)氦气工质JT循环不同预冷工况下p-h图

根据上述分析,基于10 K左右预冷温度搭建液氦温区闭式JT节流实验装置(图3),主要包括大压比线性压缩机、JT负载及数据采集系统三部分.采用本课题组自行研制的线性压缩机外加进排气阀片结构,实现氦气工质的高低压直流循环.基于NI系统及自编程数据采集软件,对JT负载侧各点温度进行监测采集.温度传感器采用PT100和Cernox两种类型,分别用于40 K以上温区和40 K以下温区的温度测试.PT100的测温精度约为±100 m K,Cernox在液氦温区的测温精度约为5m K.采用高精度直流电源对蒸发器进行加热,其电流调节精度为0.1 m A,满足m W级制冷量的精确测量.3 结果与讨论

【参考文献】：
期刊论文
[1]空间用4 K温区预冷型JT制冷机研究进展及关键技术分析[J]. 刘东立,申运伟,甘智华.  低温工程. 2017(02)
[2]日本空间液氦温区低温技术的发展现状[J]. 甘智华,陶轩,刘东立,孙潇,闫春杰.  浙江大学学报(工学版). 2015(10)
[3]詹姆斯·韦伯太空望远镜低温制冷系统的发展历程[J]. 刘东立,吴镁,汪伟伟,甘智华.  低温工程. 2013(06)
[4]空间液氦温区机械式制冷技术发展现状及趋势[J]. 甘智华,王博,刘东立,王任卓,张学军.  浙江大学学报(工学版). 2012(12)

博士论文
[1]基于热力学的预冷型液氦温区JT制冷机理研究[D]. 刘东立.浙江大学 2017



本文编号：3361913