本文關(guān)鍵詞：液氦溫區(qū)預(yù)冷型J-T制冷機(jī)及其末級(jí)換熱器的數(shù)值與開(kāi)式實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：空間探測(cè)領(lǐng)域的高速發(fā)展推動(dòng)了低溫技術(shù)的進(jìn)步,低溫探測(cè)器可實(shí)現(xiàn)更高的觀測(cè)精度并捕捉更微弱的信號(hào),液氦溫區(qū)(1-10 K)是部分低溫探測(cè)器的工作溫度,在空間應(yīng)用中具有重要作用。工作于液氦溫區(qū)的預(yù)冷型J-T制冷機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、制冷效率高、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì),在空間中得到了廣泛應(yīng)用。本文對(duì)這一技術(shù)展開(kāi)了以下工作：1.系統(tǒng)地整理了國(guó)際上空間應(yīng)用的液氦溫區(qū)預(yù)冷型J-T制冷技術(shù),回顧了這一技術(shù)的發(fā)展歷程與最新進(jìn)展,重點(diǎn)放在制冷機(jī)效率的比較和支撐密封等關(guān)鍵技術(shù)的梳理,提取出了實(shí)驗(yàn)研究中的問(wèn)題與障礙并為本文的工作提供參考。高效可靠的無(wú)油J-T壓縮機(jī)、預(yù)冷用的回?zé)崾街评錂C(jī)、整機(jī)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化和穩(wěn)定可靠運(yùn)行、以及高效緊湊的間壁式換熱器是研究中的關(guān)鍵問(wèn)題。2.開(kāi)展了工質(zhì)分別為氮?dú)夂秃獾腏-T循環(huán)熱力學(xué)分析。對(duì)于氮?dú)夤べ|(zhì),循環(huán)的最大制冷量受制于高低壓氣體間最小的等溫焓差,高壓壓力升高有利于增大最小等溫焓差,討論了間壁式換熱器效率對(duì)制冷量的影響,預(yù)冷有利于提高制冷量。對(duì)于氦氣工質(zhì),必須通過(guò)預(yù)冷才能獲得液氦溫區(qū)的制冷量。討論了流體熱物性、附加熱負(fù)荷、軸向?qū)岷土鲃?dòng)分布不均對(duì)低溫?fù)Q熱器效率的影響。3.建立了液氦溫區(qū)預(yù)冷型J-T制冷機(jī)的數(shù)值模型,優(yōu)化了J-T循環(huán)的高壓壓力和末級(jí)預(yù)冷溫度,分析了最佳的參數(shù)組合。為減小末級(jí)換熱器中由于流體物性變化產(chǎn)生的不可逆損失,提出了一種新的末級(jí)換熱器結(jié)構(gòu),引入旁通J-T閥改變流量分布,通過(guò)平衡換熱器兩側(cè)的水當(dāng)量減小傳熱溫差,從而減小不可逆損失并提高制冷機(jī)性能。4.開(kāi)展了預(yù)冷型J-T制冷機(jī)的開(kāi)式實(shí)驗(yàn)研究,獲得了不同運(yùn)行參數(shù)下的液氦溫區(qū)制冷量,當(dāng)末級(jí)預(yù)冷溫度為17.36 K,壓比為16,流量為11 mg/s時(shí),在4.46 K獲得82.74 mW的制冷量。蒸發(fā)器出口帶液導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模型存在偏差,通過(guò)修正數(shù)值模型中蒸發(fā)器出口的條件獲得了與實(shí)驗(yàn)一致的結(jié)論。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB65

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2 張存泉,徐烈,王乾坤,鄧東泉,孫恒;混合工質(zhì)J-T節(jié)流制冷機(jī)中換熱器特性的試驗(yàn)研究[J];低溫與超導(dǎo);2001年04期

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本文編號(hào)：1218696