【《制冷机的发展研究文献综述》1600字】

制冷机的发展研究文献综述1963年美国的Gifford和Longsworth在研究GM型制冷机时，发现在一根空管内，使其一端封闭，当存在交变压力波时，沿管轴的方向可形成很大的温度梯度。采用压缩机提供交变压力波，装上回热器和冷端换热器，发现在回热器和脉管的交接处产生了制冷效应，这便是第一代的脉管制冷机，也称基本型脉管制冷机[1]。脉管制冷机的冷端是一根空心的圆柱管，称为脉管，没有了排出器，冷端无运动部件。图1.2基本型脉管制冷机结构图1983年，前苏联的Mikulin在基本型脉管制冷机的脉管热端换热器前加入小孔，在换热器后加入气库，对其结构进行了改革，并称该制冷机为小孔型脉管制冷机[1]。通过小孔和气库调节制冷机热端的质量流量，使其最低制冷温度降到了105K。后来有科学家用针阀代替小孔，置于热端换热器后面，直接调节脉管与气库的气体流量，获得最低60K的低温[3]。图1.3小孔型脉管制冷机 后来朱绍伟等人提出了双向进气型脉管制冷机，在压缩机出口和脉管热端附加一个阀门，直接将部分气流引入脉管而不经过回热器[4]。流经双向进气阀的这股气体直接改善了脉管的冷端相角并减小了回热器中的阻力损失和回热损失，提高了制冷性能。图1.4双向进气型脉管制冷机1994年，日本的Kanao等采用一根细长管实现了脉管制冷机冷端相角的调节，这根细长管称作惯性管[5]，发现低温惯性管可以解决低声功时室温惯性管调相能力不足的问题。惯性管可以利用管内振荡气流在高频运行下的惯性效应来调节压力波与质量流的相位差，不会产生直流，它的调相能力与脉管热端声功有关，声功越大，惯性管可提供的相角越大。图1.5惯性管型脉管制冷机2003年，LMATC研制出一台空间用35K两级脉管制冷机，采用L2010型压缩机驱动[6]。2004年，美国SierraLobo公司报道了一台在第二级回热器中使用了稀土磁性蓄冷材料的两级气耦合斯特林脉管制冷机[7]。2005年，德国吉森大学研制了一台气耦合式两级斯特林脉管制冷机[8]。该制冷机U型布置的冷头和采用双向进气、惯性管联合调相的第二级结构是它的亮点。而后，吉森大学又作出改进，保持冷头U型布置，但是第二级除采用双向进气、惯性管联合调相外，小孔也应用其中进行联合调相，并在第二级回热器中使用了镀铅丝网[9]。图1.6SierraLobo公司的两级脉管制冷机图1.7吉森大学两级脉管制冷机冷头2007年，中科院理化所研制了一台两级气耦合型脉管制冷机，最低温度可达16.1K，将利用同轴型结构替换了原来一级的U型结构，并在冷指部分设有辐射屏，二级回热器的低温段采用镀铅丝网，因为通过比较发现若采用不锈钢丝网的话，性能略差[10]。2009年浙江大学低温所研制出一台动磁式线性压缩机，并将其用于驱动自行设计的两级热耦合斯特林脉管制冷机，在输入电功400W时，获得了14.2K的最低制冷温度[11]。图1.8中科院热耦合型脉管制冷机图1.9浙江大学热耦合型脉管制冷机2015年，中科院理化所刘思学等采用液氮对脉管制冷机的热端进行预冷，在180W电功输入条件下，获得了675mW@20K的制冷性能[12]。2016年，韩国科学技术研究院的Jiho

Park等采用液氮对压缩机进行预冷，使制冷机获得了更低的无负载温度38.5K[13]。2017年，中科院上海技术物理研究所蒋燕阳等对两级同轴型脉管制冷机回热器与脉管壁换热的影响进行了分析并开展了相关实验[14]。结果表明，由于同轴型制冷机回热器与脉管之间存在热交换，对脉管预冷可使得两级同轴型脉管制冷机的性能优于同条件下的直线型脉管制冷机。图1.10同轴布置两级脉管制冷机结构示意图参考文献[1]W.E.Gifford,R.C.Longsworth.Pulsetuberefrigeration.JournalofEngineeringforIndustry-TransactionsoftheASME,1967(86):264-270.[2]E.I.Mikulin,A.A.Tarasov,M.P.Shkrebyonock.Low-temperatureexpansionpulsetubes.AdvancesinCryogenicEngineering.1984:629-637.[3]R.Radebaugh,J.E.Zimmerman,D.R.Smith,etal.Acomparisonofthreetypesofpulsetuberefrigerators-newmethodsforreaching60K.AdvancesinCryogenicEngineering.1985:779-789.[4]Z.H.Gan,W.Q.Dong,L.M.Qiu,etal.Asingle-stageGM-typepulsetubecryocooleroperatingat10.6K.Cryogenics,2009.49(5):198-201.[5]K.Kanao,N.Watanabe,Y.Kanazawa.Aminiaturepulsetuberefrigeratorfortemperaturesbelow100K.Cryogenics,1994.34:167-170.[6]T.C.Nast,J.Olson,B.Evtimov,etal.DevelopmentofaTwo-StagePulseTubeCryocoolerfor35KCooling.Cryocoolers12.2003:213-218.[7]C.Nguyen,A.Yeckley,A.Culler,etal.Hydrogen/oxygenpropellantdensifierusingatwo-stagepulsetubecryocooler.AdvancesinCryogenicEngineering,2004:1703-1709.[8]L.W.Yang,G.Thummes.Highfrequencytwo-stagepulsetubecryocoolerwithbasetemperaturebelow20K.Cryogenics,2005.45(2):155-159.[9]汤珂,陈国邦,G.Thummes.热耦合二级Stirling型脉管制冷机的性能研究.低温工程,2005.5:1-6.[10]L.Yang,M.Zhao,J.Liang.InvestigationofTwo-StageHighFrequencyPulseTubeCryocoolers.Cryocoolers.2007:177-185.[11]P.D.Yan,G.B.Chen,J.J