第5章低温制冷系统 ? 5.1 概述 ? 5.2 斯特林制冷机 ? 5.3 脉(冲)管制冷机 5.1、概述 ?工质：常是He或H 2 ，整个工作过程中工质一 直处于气相。 ?目的：不以生产低温液体为目的，以提供低 温环境为目的。 ?蓄冷器：都有蓄冷器（再生器或回热器）， 以它来把压缩和膨胀过程联系起来。 ?两类小型低温制冷机 –利用气体的绝热膨胀 斯特林制冷机 维勒米尔制冷机 –利用气体的绝热放气 脉（冲）管制冷机 吉福特-麦克马洪制冷机 沙尔凡制冷机 返回 ?组成 ?循环过程 ?循环计算 ?在空间技术中的应用 5.2、斯特林制冷机 返回 5.2、斯特林制冷机 ?1 组成 回热器R、冷却器A、冷量换热器C、 两个汽缸、两个活塞 冷端换热器处有运动部件。 5.2、斯特林制冷机 ? 2 循环过程 过程 热交换 温度T压力P比容 1-2等温压缩 给环境放热 不变升降 2-3等容放热 给回热器放热 降降不变 3-4等温膨胀 从被冷空间吸 热 不变降升 4-1等容吸热 从回热器吸热 升升不变 5.2、斯特林制冷机 3 循环计算 理想情况下（无漏热），斯特林制冷机的 制冷系数为 若工质为理想气体， 这与卡诺制冷机的COP相同。 COP Q W T Ts s s s T a net = ? = ??? 3 11 2 4 3 3 ()/() COP T TT = ? 3 13 4 斯特林制冷机在空间技术中的应用 5.2、斯特林制冷机 卫星年代 制冷量 制冷温度 寿命 RM－19 1970 1.7W 80K 6个月漏气 天空实验室 1973 1W 77~90K 天空实验室－3号1983 1.6W 75K 1年漏气 EAS 地球资源卫星1990 0.5W 80K 3年 NASA 1991 0.8W 80K ISAMS-UARS 1992 0.8W 80K 7984小时 ATSR-ERS-1 1992 0.8W 80K 10600小时 HTSR-2 1992 0.25W 65K 10年 NASA AXAF卫星1996 0.6W 80K 日本EOS－AMI 1998 1.5W 70K 5年 日本ADEOS－II 1999 1.2W 70K 5万小时 返 回 ? 1 组成 ? 2 工作过程 ? 3 基本脉管制冷机的计算 ? 4 各种结构脉管制冷机的发展史 ? 5 脉管制冷机制冷温度的进展 5.3、脉冲管制冷机 返回 5.3、脉冲管制冷机 1 切换阀；2 回热器；3 冷端换热器4 脉管；5 水冷却器；6 导流器 ? 1 组成：压缩机、切换阀、回热器、冷端换热器、 导流器、脉管和冷却器组成。 ? 2 工作过程 –高压气体进入脉管，向封闭端移动，使气体受到挤压，压 力升高，温度上升； –向冷却水放热，气体T和P稍有降低； –系统内气体与气源低压侧连通，气体向气源推移扩张，气 体膨胀降压而获得低温； –切换阀再次转换使系统与气源高压侧连通，上述过程重复 循环进行。 冷端换热器处没有运动部件,有助于提高设备的可靠性。 5.3、脉冲管制冷机 3 循环性能 脉管冷端的焓流： 取决于P和u1在相位上能否接近， 以及两者振幅的大小 H AC R Pu dt c p = ∫ τ τ 1 0 序 号 脉管类型温度 1基本型79K 2小孔型49K 3双向进气 型 42K 4多路旁通23.8K 5双活塞23.5K 6四阀式 7热声驱动90K 8小孔型热 声 4 各种结构脉管制冷机的发展历史 年份型式级数 温度/K 1963 基本型 1 124 1965 基本型 4 32 1984 小孔型 1 105 1986 小孔型 1 60 1988 小孔型 2 31 1989 小孔型 1 49 1990 双向进气 1 42 5.3、脉冲管制冷机 5 脉管制冷机制冷温度的进展 年份型式级数 温度/K 1990小孔型2 26 1991小孔型3 11.5 1992双向进气1 28 1992双活塞1 23 1993双向进气2 17 1993双向进气3 3.6 1994 四阀/双向进气 1 22 1995双向进气2 11.5 5.3、脉冲管制冷机 5 脉管制冷机制冷温度的进展 返 回