基于熱力學的預冷型液氦溫區(qū)JT制冷機理研究.pdf

1、采用斯特林或斯特林型脈管制冷機預冷的JT制冷機已成為空間應用中液氦溫區(qū)主流制冷技術。然而這種預冷型液氦溫區(qū)JT制冷機達到的最高相對卡諾效率僅為2％，仍存在較大提升空間。對這種制冷機的研究多為實驗工作，在文獻中未見詳細的內(nèi)在機理研究和整機性能優(yōu)化設計方法。解決這些問題對提升制冷機的制冷效率非常關鍵。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于熱力學分析，系統(tǒng)闡述了液氦溫區(qū)JT制冷機穩(wěn)定工作狀態(tài)；揭示了JT制冷機的單位質量制冷量q與單位質量潛熱制

2、冷量qL存在差異的內(nèi)在機理，此差異僅存在于以氦為工質的JT制冷機中；通過實驗驗證了該制冷特性；指出單位質量潛熱制冷量qL為評價液氦溫區(qū)JT制冷機性能的重要參數(shù)，且受到預冷溫度和高壓壓力的影響。⑵通過熱力學分析發(fā)現(xiàn)了由加熱量超過JT制冷機制冷能力引起的過載失穩(wěn)狀態(tài)；闡明了典型過載工況下液氦溫區(qū)JT制冷機的溫度變化規(guī)律并得到實驗驗證；采用氣液兩相阻塞流理論對過載工況中的流量變化現(xiàn)象進行了定量分析解釋，理論計算結果與實驗吻合。⑶對一臺無油渦旋