学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

单级G-M型脉管制冷机的深入研究

作　者: 孙贺
导　师: 甘智华；邱利民
学　校: 浙江大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 脉管制冷机单级低频实用化 REGEN3.3
分类号: TB651
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 135次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

与传统的低温制冷机相比,如G-M和斯特林制冷机,脉管制冷机在低温端无运动部件,具有结构简单、可靠性高,长寿命等优点。随着液氢无损储存、新型超导体MgB2及低温泵等技术的快速发展,20K温区单级G-M型脉管制冷机有着广泛的应用前景。本文介绍了当前G-M型脉管制冷机实用化现状,并对一台单级G-M型脉管制冷机进行了理论和实验研究,以提高其在20K温区的效率和制冷量并达到实用化要求。主要内容包括以下几方面:1.基于REGEN3.3的单级G-M型脉管制冷机数值计算和分析。计算分析了低频情况下,相位角、回热器长度、质量流量、铅丸直径、充气压力和工作频率对回热器性能的影响,得出了能够指导试验的有益结论。2.单级G-M型脉管制冷机试验研究。对回热器长度、回热器中80K以下温区回热材料布置形式、制冷机工作频率和充气压力进行了优化。经优化,在输入功率7.5kW时,该制冷机最低制冷温度达到10.6K,这是目前国内外公开报道的单级脉管制冷机最低制冷温度。该制冷机在20.6K可提供20W的制冷量。并且该制冷机在长时间运行过程中温度波动为0.4K,性能稳定,可基本满足实用化要求。3.平面旋转阀阀芯的改进。为了进一步提高平面旋转阀的可靠性,本文提出了在阀芯与底盘的接触面上引入四个气室的改进方案,在不影响制冷机性能的情况下,能够降低阀芯的磨损以及阀芯旋转所需要的扭矩,从而有助于提高制冷机的寿命。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
主要符号表  8-9
目录  9-11
1 绪论  11-28
  1.1 课题背景及研究意义  11
  1.2 脉管制冷机的发展  11-16
    1.2.1 基本型脉管制冷机  12
    1.2.2 小孔型脉管制冷机  12-13
    1.2.3 双向进气型脉管制冷机  13-14
    1.2.4 惯性管型脉管制冷机  14
    1.2.5 其他类型脉管制冷机  14-16
  1.3 G-M型脉管制冷机实用化现状  16-25
    1.3.1 典型商品G-M型脉管制冷机  16-18
    1.3.2 G-M型脉管制冷机实用化现状  18-25
  1.4 G-M型脉管制冷机存在的主要问题  25-26
  1.5 本课题主要研究内容  26-28
2 单级G-M型脉管制冷机回热器性能模拟研究  28-42
  2.1 REGEN3.3简介  28
  2.2 回热器性能的模拟计算及分析  28-40
    2.2.1 冷端质量流与压力波夹角对回热器性能的影响  30-31
    2.2.2 回热器长度对回热器性能的影响  31-34
    2.2.3 冷端质量流量对回热器性能的影响  34
    2.2.4 铅丸直径对回热器性能的影响  34-36
    2.2.5 充气压力对回热器性能的影响  36-39
    2.2.6 频率对回热器性能的影响  39-40
  2.3 本章小结  40-42
3 单级G-M型脉管制冷机实验系统  42-49
  3.1 脉管制冷机系统  42-46
    3.1.1 氦压缩机  42-43
    3.1.2 平面旋转阀  43-45
    3.1.3 脉管制冷机  45-46
  3.2 真空与绝热系统  46-47
  3.3 测量系统  47-48
    3.3.1 温度测量  47
    3.3.2 压力测量  47-48
    3.3.3 制冷量测量  48
  3.4 本章小结  48-49
4 单级G-M型脉管制冷机的试验研究  49-69
  4.1 回热器性能优化  49-54
    4.1.1 回热器长度的优化  49-50
    4.1.2 80K以下温区回热材料布置形式的优化  50-54
  4.2 制冷机运行参数的优化  54-55
    4.2.1 工作频率的优化  54-55
    4.2.2 充气压力的优化  55
  4.3 平面选转阀的改进设计  55-61
    4.3.1 旋转阀的工作原理及阀芯的受力分析  56-59
    4.3.2 普通阀芯和改进型阀芯对比试验  59-61
  4.4 制冷机最佳性能和长寿命运行试验  61-63
    4.4.1 制冷机最佳性能  61-63
    4.4.2 制冷机长时间运行试验  63
  4.5 制冷机系统漏热量的测量  63-66
  4.6 误差分析  66-67
    4.6.1 温度测量误差分析  66-67
    4.6.2 制冷量测量误差分析  67
  4.7 本章小结  67-69
5 全文总结与展望  69-71
  5.1 全文总结  69-70
  5.2 展望  70-71
参考文献  71-74
作者简历  74-75

单级G-M型脉管制冷机的深入研究

内容摘要

全文目录

相似论文