gm／pt混合式制冷機(jī)二級蓄冷器的實驗研究

1、2 0 0 1年 第 4期 總 第 1 2 2期 低 溫 工 程 C RYoGE NI C SN o． 42 0 01S u m No ． 1 2 2G M／ P T混 合 式 制 冷 機(jī) 二 級 蓄 冷 器 的 實 驗 研 究 王少 剛劉 立 強(qiáng) 龔領(lǐng) 會 張 亮( 中 國科學(xué) 院理 化技 術(shù)研 究所 北 京 】 0 O O 8 O )摘 要 二級 脈 沖 管蓄冷 器對 G M ／ P T混合 式制冷 機(jī) 制冷性 能有 較 大影 響

2、 。蓄 冷 器與脈 沖管結(jié)構(gòu) 的布置 形 式對 G M ／ P T混合 式制 冷機(jī) 性 能有 著較 大影 響 ，蓄 冷 器 體 積與脈 沖管體積之 間存 在 著最 佳 比例 。介紹 了 C M ／ P T混合 式 制 冷機(jī) 的 結(jié)構(gòu) 和 實驗裝置 ，分析 了整機(jī) 性 能 的影 響 因素 ，給 出 了不 同結(jié) 構(gòu) 與體 積 比 下 的 實驗 降 溫 曲 線 ，并對 實驗 結(jié)果進(jìn) 行 了分析討論 主 題 詞 G - M 型 制 冷 機(jī) 混

3、合 式 制 冷 機(jī) 蓄 冷 器 1 引 言 本 文 的研 究 工 作 是 冷 活 塞 調(diào) 控 的 GM／ P T混 合 式 制 冷 機(jī) 研 究 工 作 的 一 部 分 冷 活 塞 調(diào) 控 的 C M ／ P T混 合 式 制 冷 機(jī) 是 一 種 4K新 型 制 冷 機(jī) 。該 機(jī) 0 M 型 制 冷 機(jī) 為 前 級 制 冷 ，在 綜 合 利 用其 它脈 沖管技術(shù) 的 同時 ，巧妙 地將 低 溫 活塞 與 前級 G - M型 制 冷機(jī) 活

4、 塞連 接 在 一起 ，結(jié) 合 磁 性 材 料 蓄 冷 ，從 而 構(gòu) 成 了 一 種 冷 活 塞 調(diào) 控 的 GM／ P T混 合 式 4K 新 型 制 冷 機(jī) 。 該 新 型 制 冷 機(jī)結(jié) 構(gòu)具有 以下特點 ：首先 ，由于它 置 活塞 于低 溫下 ，以冷 活塞吸 收脈 沖管 內(nèi) 的壓縮 功 和 調(diào) 節(jié)壓力 與流動 的相位 ，并將 其作為混 合式 4K新 型制冷機(jī) 的低溫級 ，從 而縮短 了脈 沖管 的 長 度 ，使 低溫級 蓄冷器 內(nèi)

5、的質(zhì) 量流減小 ，提高 蓄冷 器效 率 ；其 次 ，利用 在低溫下 氦氣 可壓縮 性 降低 之特點 ，使 脈 沖管 內(nèi)壓縮 功減小 ，并被 冷活 塞就 地吸收 ，而不必 全部移 到室 溫下 ，更 為有效 地吸收 了壓縮功 ，提高 其制冷效 率 ；最 后 ，它可結(jié)合其 它調(diào) 相機(jī) 制 和方法 ，通過 優(yōu)化 后 將 具 有 很 大 的 發(fā) 展 前 景 。作 為 這 項 研 究 工 作 的 一 部 分 ，需 要 先 對 G M／ F F混 合

6、 式 制 冷 機(jī) 有 較 為深 ^ 的理論 與實驗 研究 。G M ／ P T混合 式制 冷機(jī)并 不是 G M 型制 冷機(jī)與 脈沖管制 冷機(jī) 的簡 單 疊 加 ，它 不 同 于 單 純 的 兩 級 G - M 制 冷 機(jī) 和 單 純 的 兩 級 脈 沖 管 制 冷 機(jī) ， 也 不 是 以 G - M 制 冷 機(jī) 做預(yù)冷 的低溫 級脈 沖管制冷 機(jī) ， 由于 G - M 與 脈沖 管制 冷 機(jī)有 機(jī) 結(jié)結(jié) 合 在 一起 ，內(nèi)部氣 流 通

7、道完 全連通 ，壓力波 、質(zhì)量 流波 、溫 度渡 具 有相 同的頻 率 ，單 純 的 G - M 制冷 機(jī) 和 脈 沖管 制 玲 機(jī) 理 論 和 實 驗 研 究 都 很 難 完 全 揭 示 其 內(nèi)部 的 工 作 機(jī) 制 。在 研 究 進(jìn) 程 中 ，我 們 注 意 到 二 級 蓄 冷 器 的 體 積 和 結(jié) 構(gòu) 形 式 對 GM／ F F混 合 式 制 冷 機(jī) 的 制 國 家 自然科 學(xué) 基金 資助 王 少 剛 ．男 ．2 6 歲 ．碩

8、士生 維普資訊 http://www.cqvip.com 第 4期 G M ／ P F 混臺 式制 冷 機(jī) 二級 蓄 冷器 的實 驗研 究 3 1測量 系統(tǒng) 對 溫度數(shù)據(jù) 進(jìn)行及 時地跟蹤 采集 ，并以數(shù) 字與 曲線 的形式輸 出。在 制冷機(jī)上 共裝有 三 支 溫 度 計 ， 分 別 測 量 一 級 冷 頭 、： ： 級 冷 頭 、二 級 脈 沖 管 熱 端 的 溫 度 。2 ． 3 = 級 蓄 冷 器 結(jié) 構(gòu) 5次 實 驗 中 各

9、 次 的 級 蓄 冷 器 體 積 與 脈 沖 管 體 積 比 及 級 蓄 冷 器 填 料 填 充 率 如 表 1所 示 。表 l 二級蓄 冷器 與脈 沖 管體 積 比及二蓄冷器填 充率 表巾 ：“／． ”為 級 蓄冷器 體積 與脈沖管體 積 比 ；填 充率 ”為 ． 級 蓄冷 器鉛球 填料 填 充 率 3 實驗 結(jié) 果 和討 論 5次 實 驗 降 溫 曲線 分 別如 圖 3 、圖 4、圖 5 、圖 6圖 7所 示 。其 中 ：T 1為一

10、 級 冷 頭溫 度 ． T 2為 _繳 冷 頭 溫 度 ，為 二 級 脈 沖 管 熱 端 溫 度 往 級 蓄冷器與脈 沖管 的各種體 積 比下 ，我們通 過調(diào)整 制冷機(jī) 電源頻 率和氣庫小 孔節(jié)流 閥 的 開 度 得 到 了 - 相 應(yīng) 的 二 級 冷 頭 最 低 溫 度 一 如 表 2所 示 圖 3 第 一次 實 驗 降溫 曲線 圖 4 第 二次 實 驗 降 溫 曲線 第 一 次 實驗 月的 是 檢 驗 脈 沖管 熱 端 換 熱 器