高效可靠的低溫制冷機(jī)在國防軍事、航空航天、低溫物理等重要領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。百瓦級冷量斯特林型脈管制冷機(jī),由于其冷端沒有運(yùn)動部件,使得其更加可靠和長壽命,在高溫超導(dǎo)、小型天然氣液化等場合的應(yīng)用具有突出優(yōu)勢。如何進(jìn)一步提高其制冷效率,使其更好地滿足實際工程需要,是亟待解決的關(guān)鍵問題。本文基于一臺液氮溫區(qū)百瓦級冷量斯特林型脈管制冷機(jī),從壓縮機(jī)模型、壓縮機(jī)與冷頭的性能匹配、以及核心單元回?zé)崞骷捌錈岫藫Q熱器對匹配和換熱性能的影響等方面進(jìn)行了深入研究,顯著提高了制冷機(jī)性能,具體開展的研究工作如下:1、基于電力聲特性分析,建立了線性壓縮機(jī)模型,提出了測算活塞表面聲功方法并定量分析各參數(shù)對諧振性能的影響,解決了如何改變單一參數(shù)獲得限制條件下最大聲功的問題,為更好地實現(xiàn)壓縮機(jī)和冷頭的性能匹配提供了理論基礎(chǔ)。從電學(xué)阻抗、機(jī)械阻抗以及聲學(xué)阻抗入手,建立線性壓縮機(jī)彈簧氣體質(zhì)量模型并推導(dǎo)出相應(yīng)的運(yùn)動方程。相比于傳統(tǒng)的彈簧振子模型,該模型并未將氣體等效為不耗功的氣體彈簧,而是將氣體作用轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的力阻抗,更準(zhǔn)確地描述了壓縮機(jī)活塞運(yùn)動。相比前人工作,應(yīng)用該方程不需每次依據(jù)實驗值計算等效的氣體彈簧大小,使得模型... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號表
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 脈管制冷機(jī)發(fā)展歷史與現(xiàn)狀
    1.3 線性壓縮機(jī)研究歷史及現(xiàn)狀
        1.3.1 直線電機(jī)發(fā)展史
        1.3.2 線性壓縮機(jī)在脈管制冷機(jī)中的研究狀況
    1.4 大功率斯特林型脈管制冷機(jī)中存在的科學(xué)與技術(shù)問題
    1.5 本文主要工作
2 線性壓縮機(jī)理論模型
    2.1 機(jī)械振動
        2.1.1 彈簧振子模型
        2.1.2 彈簧振子模型求解
        2.1.3 質(zhì)點的穩(wěn)態(tài)振動特性
        2.1.4 振動系統(tǒng)的能量
    2.2 電學(xué)諧振
    2.3 聲學(xué)諧振
    2.4 壓縮機(jī)聲-力-電模型
        2.4.1 彈簧氣體質(zhì)量模型
        2.4.2 彈簧氣體質(zhì)量模型的能量分析
        2.4.3 壓縮機(jī)模型
        2.4.4 壓縮機(jī)模型運(yùn)動方程的簡化
        2.4.5 壓縮機(jī)模型的功率和效率
        2.4.6 用壓縮機(jī)模型校核位移傳感器和壓力傳感器之間相角
    2.5 制冷機(jī)阻抗分布
    2.6 本章小結(jié)
3 斯特林型脈管制冷機(jī)實驗裝置
    3.1 斯特林脈管制冷機(jī)系統(tǒng)
        3.1.1 脈管制冷機(jī)組成與結(jié)構(gòu)
        3.1.2 線性壓縮機(jī)
        3.1.3 傳輸管
        3.1.4 回?zé)崞鳠岫藫Q熱器
        3.1.5 回?zé)崞?
        3.1.6 冷端換熱器
        3.1.7 脈管
        3.1.8 脈管熱端換熱器
        3.1.9 調(diào)相機(jī)構(gòu)
    3.2 輔助系統(tǒng)
        3.2.1 壓縮機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)
        3.2.2 絕熱系統(tǒng)
        3.2.3 冷水機(jī)組
    3.3 測量系統(tǒng)
        3.3.1 溫度測量
        3.3.2 壓力測量
        3.3.3 位移測量
        3.3.4 制冷量測量
    3.4 測量系統(tǒng)誤差分析
        3.4.1 溫度測量誤差
        3.4.2 壓力測量誤差
        3.4.3 位移測量
        3.4.4 其他測量參數(shù)
    3.5 本章小結(jié)
4 線性壓縮機(jī)模型實驗驗證
    4.1 壓縮機(jī)活塞機(jī)械諧振特性分析與實驗
        4.1.1 彈簧氣體質(zhì)量模型的運(yùn)動方程驗證
        4.1.2 壓縮機(jī)機(jī)械諧振特性分析
        4.1.3 運(yùn)行參數(shù)對壓縮機(jī)諧振位移和諧振頻率的影響
        4.1.4 固有參數(shù)對壓縮機(jī)諧振位移和諧振頻率的影響
        4.1.5 敏感性分析
    4.2 壓縮機(jī)功率、效率與聲功
        4.2.1 單一工況下功率、效率與聲功
        4.2.2 不同工況下功率、效率與聲功的最大值
        4.2.3 如何獲得壓縮機(jī)最大聲功
    4.3 壓縮機(jī)電動勢變化規(guī)律分析
    4.4 運(yùn)動方程校核壓力傳感器和位移傳感器之間相角的實驗
    4.5 本章小結(jié)
5 脈管制冷機(jī)整機(jī)性能實驗
    5.1 整機(jī)相位優(yōu)化實驗
        5.1.1 最大輸出聲功下整機(jī)阻抗分布
        5.1.2 傳輸管對回?zé)崞鬟M(jìn)出口相角的影響
        5.1.3 慣性管對回?zé)崞鬟M(jìn)出口相角的影響
    5.2 回?zé)崞鳠岫藫Q熱器優(yōu)化實驗
    5.3 回?zé)崞鲀?yōu)化實驗
    5.4 整機(jī)最優(yōu)性能
    5.5 本章小結(jié)
6 全文總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 主要創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷及在學(xué)期間所取得的科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]液化天然氣運(yùn)輸船再液化裝置[J]. 張海濤.  中國水運(yùn)(下半月). 2018(03)
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[3]制冷機(jī)傳導(dǎo)冷卻的超導(dǎo)磁體冷卻系統(tǒng)研究進(jìn)展[J]. 張楷浩,邱利民,甘智華,周曉曉.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2012(07)
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博士論文
[1]斯特林型脈管制冷機(jī)聲功匹配機(jī)理與實驗研究[D]. 姜曉.浙江大學(xué) 2017
[2]大功率脈管制冷機(jī)內(nèi)金屬絲網(wǎng)回?zé)崤c流動均布特性理論與實驗研究[D]. 方凱.浙江大學(xué) 2015
[3]液氮溫區(qū)大功率斯特林型脈管制冷機(jī)回?zé)崞鳒囟炔痪鶆蛐约靶阅軆?yōu)化研究[D]. 孫久策.浙江大學(xué) 2013
[4]大冷量斯特林制冷機(jī)用動磁式直線壓縮機(jī)關(guān)鍵部件及整機(jī)性能研究[D]. 陳楠.上海交通大學(xué) 2007

碩士論文
[1]回?zé)崾街评湎到y(tǒng)用直線壓縮機(jī)的研究[D]. 何明順.華中科技大學(xué) 2007



本文編號：3183583