高頻4K主動活塞調相式脈衝管制冷機的研究

《高頻4K主動活塞調相式脈衝管制冷機的研究》是依託東南大學，由梁文清擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高頻4K主動活塞調相式脈衝管制冷機的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：梁文清
• 依託單位：東南大學

中文摘要

脈衝管制冷機低溫端無機械運動部件，具有機械振動和電磁干擾小、壽命長的優點，且結構簡單。脈衝管制冷機又分低頻脈衝管制冷機和高頻脈衝管制冷機。前者一般工作在較低頻率（1-10Hz），採用GM壓縮機和旋轉閥產生壓力波，後者工作在較高頻率（10Hz以上，一般在50Hz），採用線性壓縮機產生壓力波。.高頻脈衝管制冷機是目前研究的一個熱點和重點方向，但是4K溫區的高頻多級脈衝管研究的非常少，幾乎是空白。本項目主要是滿足低溫超導磁體的需要，設計和研究液氦溫區的高頻脈衝管，研究高頻深低溫下蓄冷器裡面非理想氣體的流動和傳熱過程，實現對4K溫區蓄冷器和製冷部件的最佳化設計，並在4K級脈衝管熱端引入主動活塞的調相方式，提高制冷機的製冷能力和效率。項目的成功將會升級傳統的4K GM制冷機技術水平及產業。

結題摘要

脈衝管制冷機低溫端無機械運動部件，具有機械振動和電磁干擾小、壽命長的優點，且結構簡單，本項目針對中高頻深低溫脈管制冷機進行研究，首先採用熱力學分析的方法，對脈衝管制冷機的關鍵部件蓄冷器進行了熱力學分析，分析了空體積、頻率對蓄冷器性能的影響，蓄冷器內溫度的波動以及焓流狀況，並將非理想氣體性質引入熱力學分析，分析深低溫下非理想氣體性質對焓流的影響。採用數值模擬的方法對脈衝管冷熱端的層流器的性能進行仿真設計最佳化。研究中制冷機內的最小熵增作為最佳化設計的原則。項目搭建三級脈衝管的試驗台，採用高速旋轉閥獲取中高頻壓力波，採用高速數據採集系統，獲取壓力波輸出控制電壓控制主動膨脹活塞的運行，力圖提高中高頻下脈衝管制冷機的效率和爭取達到更低的製冷溫度。