液氮温区百瓦级冷量斯特林型脉管制冷机电-力-声匹配特性研究
高效可靠的低温制冷机在国防军事、航空航天、低温物理等重要领域具有广阔的应用前景。百瓦级冷量斯特林型脉管制冷机,由于其冷端没有运动部件,使得其更加可靠和长寿命,在高温超导、小型天然气液化等场合的应用具有突出优势。
如何进一步提高其制冷效率,使其更好地满足实际工程需要,是亟待解决的关键问题。本文基于一台液氮温区百瓦级冷量斯特林型脉管制冷机,从压缩机模型、压缩机与冷头的性能匹配、以及核心单元回热器及其热端换热器对匹配和换热性能的影响等方面进行了深入研究,显著提高了制冷机性能,具体开展的研究工作如下:1、基于电力声特性分析,建立了线性压缩机模型,提出了测算活塞表面声功方法并定量分析各参数对谐振性能的影响,解决了如何改变单一参数获得限制条件下最大声功的问题,为更好地实现压缩机和冷头的性能匹配提供了理论基础。
从电学阻抗、机械阻抗以及声学阻抗入手,建立线性压缩机弹簧气体质量模型并推导出相应的运动方程。相比于传统的弹簧振子模型,该模型并未将气体等效为不耗功的气体弹簧,而是将气体作用转化为对应的力阻抗,更准确地描述了压缩机活塞运动。
相比前人 ...