線性壓縮機(jī)驅(qū)動的液氦溫區(qū)閉式JT（Joule-Thomson）節(jié)流制冷系統(tǒng),是實(shí)現(xiàn)深空探測目標(biāo)的核心技術(shù).為進(jìn)一步探究閉式JT循環(huán)的壓縮機(jī)工況影響和制冷溫度變化情況,搭建了預(yù)冷型液氦溫區(qū)閉式JT節(jié)流制冷機(jī)實(shí)驗(yàn)臺.實(shí)驗(yàn)中,采用單向閥組與傳統(tǒng)線性壓縮機(jī)結(jié)合,獲取JT循環(huán)所需直流流動氦氣工質(zhì)并提供節(jié)流所需大壓比.考慮單級有閥線性壓縮機(jī)壓力能力,選取10 K左右預(yù)冷溫度,測試了不同壓縮機(jī)工況特性及節(jié)流孔的壓力流量特性.通過調(diào)節(jié)活塞位移和壓縮機(jī)運(yùn)行頻率,可以獲得3.91 K的最低溫度.該閉式循環(huán)JT制冷機(jī)在4.09 K穩(wěn)定工況下可以獲得10.8 mW的最大制冷量,為后續(xù)多級壓縮和更低溫區(qū)的閉式系統(tǒng)提供可靠的研究基礎(chǔ). 

【文章來源】：科學(xué)通報(bào). 2020,65(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

(網(wǎng)絡(luò)版彩色)線性壓縮機(jī)驅(qū)動的液氦溫區(qū)JT節(jié)流制冷循環(huán)示意圖

(網(wǎng)絡(luò)版彩色)氦氣工質(zhì)JT循環(huán)不同預(yù)冷工況下p-h圖

根據(jù)上述分析,基于10 K左右預(yù)冷溫度搭建液氦溫區(qū)閉式JT節(jié)流實(shí)驗(yàn)裝置(圖3),主要包括大壓比線性壓縮機(jī)、JT負(fù)載及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三部分.采用本課題組自行研制的線性壓縮機(jī)外加進(jìn)排氣閥片結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)氦氣工質(zhì)的高低壓直流循環(huán).基于NI系統(tǒng)及自編程數(shù)據(jù)采集軟件,對JT負(fù)載側(cè)各點(diǎn)溫度進(jìn)行監(jiān)測采集.溫度傳感器采用PT100和Cernox兩種類型,分別用于40 K以上溫區(qū)和40 K以下溫區(qū)的溫度測試.PT100的測溫精度約為±100 m K,Cernox在液氦溫區(qū)的測溫精度約為5m K.采用高精度直流電源對蒸發(fā)器進(jìn)行加熱,其電流調(diào)節(jié)精度為0.1 m A,滿足m W級制冷量的精確測量.3 結(jié)果與討論

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]空間用4 K溫區(qū)預(yù)冷型JT制冷機(jī)研究進(jìn)展及關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 劉東立,申運(yùn)偉,甘智華.  低溫工程. 2017(02)
[2]日本空間液氦溫區(qū)低溫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 甘智華,陶軒,劉東立,孫瀟,閆春杰.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2015(10)
[3]詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡低溫制冷系統(tǒng)的發(fā)展歷程[J]. 劉東立,吳鎂,汪偉偉,甘智華.  低溫工程. 2013(06)
[4]空間液氦溫區(qū)機(jī)械式制冷技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]. 甘智華,王博,劉東立,王任卓,張學(xué)軍.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2012(12)

博士論文
[1]基于熱力學(xué)的預(yù)冷型液氦溫區(qū)JT制冷機(jī)理研究[D]. 劉東立.浙江大學(xué) 2017



本文編號：3361913