對大冷量氣體軸承斯特林制冷機及其與杜瓦耦合方式進行了論述,對插拔式杜瓦耦合漏熱損失進行了理論計算及試驗分析,結果表明,插拔式杜瓦耦合損失為76.1%,制冷量僅有2 W@80 K。經(jīng)分析可知,制冷機冷指與杜瓦內膽之間產(chǎn)生的環(huán)隙漏熱是影響耦合性能的主要因素,通過對環(huán)隙采用真空密封方式和減小環(huán)隙引起的漏熱損失,耦合損失降至16.5%,制冷量提升至7 W@80 K。該耦合方式簡單可靠,易于操作,滿足制冷機可拆卸更換和維修的工程化需求。 

【文章來源】：低溫與超導. 2020,48(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

SZZ10000型氣體軸承斯特林制冷機

為驗證制冷機性能,搭建氣體軸承斯特林制冷機測試平臺, 得到了該制冷機在不同環(huán)境溫度(常溫23 ℃、低溫-40 ℃及高溫60 ℃)下的降溫曲線,如圖2所示。該制冷機輸出制冷量為10.3 W@77 K/23 ℃,制冷效率COP為6.05%,常溫環(huán)境下該制冷機的最低溫度可降至40 K。3 耦合方式

根據(jù)二者的組合關系,制冷機與杜瓦的耦合方式主要分為集成式和插拔式兩種。集成式結構是通過焊接方式,將制冷機與杜瓦集成為一體的結構,制冷機冷指直接置于杜瓦內,二者不可拆分,一旦制冷機發(fā)生故障,制冷機無法進行更換和維修,若拆卸杜瓦將造成整體破壞而報廢。插拔式結構是制冷機、杜瓦各自獨立,兩者通過密封法蘭進行連接,制冷機冷指與杜瓦內膽進行耦合,制冷機冷頭通過杜瓦冷板貼合進行導冷。當制冷機發(fā)生故障時,可進行拆卸維修或更換。相比集成式結構,由于插拔式結構增加了制冷機冷頭與杜瓦冷板之間的傳熱接觸熱阻、杜瓦內膽的導熱漏熱,及制冷機冷指與杜瓦內膽之間的環(huán)隙漏熱等損失,因此該結構的冷損大于集成式結構。插拔式結構杜瓦的耦合方式可分為直接耦合和間接耦合兩種。直接耦合即將制冷機冷頭與插入式杜瓦冷板直接進行耦合接觸,接觸面之間通過填充良好的導熱介質以減小接觸熱阻,通過結構設計來精確把握二者的耦合壓縮量,耦合壓縮量過大將導致制冷機薄壁冷指因受力過大而變形,過小則導致冷頭與杜瓦冷板不能充分接觸而造成熱阻增加,影響制冷性能。間接耦合即通過在冷頭與杜瓦冷板之間增加一個耦合器進行過渡耦合,耦合器一般為柔性結構,用導熱優(yōu)良的材料加工制作,柔性結構可通過預留一定的壓縮量,保證耦合良好,同時不會損傷制冷機薄壁冷指。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3043100