低溫慣性管調(diào)相的35K兩級高頻脈管制冷機研究.pdf

1、與低頻G-M型脈管制冷機相比,高頻斯特林型脈管制冷機具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高、無需維護等優(yōu)點;與斯特林制冷機相比,由于脈管冷端無運動部件,具有壽命長的潛在優(yōu)勢。為此,采用室溫下長壽命線性壓縮機驅(qū)動的高頻脈管制冷機是適合空間探測器冷卻要求的潛在機型。
　　 35K溫區(qū)是空間低溫技術(shù)中的一個重要溫區(qū),該溫區(qū)的制冷機主要用于HgCdTe(碲鎘汞)探測器的冷卻,一般需要與85K溫區(qū)相結(jié)合,以冷卻相應的光學設備。同時,為實驗室正在進行

2、的4K預冷型高頻脈管制冷機實現(xiàn)全部斯特林結(jié)構(gòu)做準備,本文采用理論與實驗相結(jié)合的方法開展了35K高頻脈管制冷機的基礎研究工作。
　　 1.設計了一臺35K兩級分離型帶低溫慣性管的高頻脈管制冷機
　　 在文獻調(diào)研和理論分析的基礎上,確定了采用兩級分離型(熱耦合型)高頻脈管制冷機來達到3.5K溫區(qū)的制冷要求;在掌握慣性管調(diào)相機理的基礎上,確定了全慣性管的調(diào)相方式,其中第一級采用室溫慣性管調(diào)相,第二級采用低溫慣性管調(diào)相;基于回熱

3、器數(shù)值計算軟件REGEN,提出了第二級回熱器冷端(RG22段)的最佳回熱填料為500目不銹鋼絲網(wǎng),打破了在這一溫區(qū)采用鉛丸回熱材料的傳統(tǒng)思想;并在此基礎上,以第二級回熱器冷端(RG22段)的效率為優(yōu)化目標,完成第二級回熱器結(jié)構(gòu)尺寸的設計和運行參數(shù)的選擇,并依次確定了第二級脈管、第二級換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸和形式、以及低溫慣性管的尺寸,給出了第二級脈管制冷機的詳細設計過程。
　　 2.自行搭建了35K兩級高頻脈管制冷機實驗臺