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《上海交通大学》 2010年
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单级G-M型脉冲管制冷机实验研究与性能优化

杨镝  
【摘要】: 脉冲管制冷机由于其冷端无移动部件,能够提供比传统低温制冷机更高的可靠性、低电磁干扰、振动小等优点,在超导磁体冷却,低温泵,空间,医疗等领域,G-M型脉冲管制冷机已经获得了广泛的应用,随着液氢,液氦无损贮存和高温超导器件的发展,其未来的应用前景会更加广阔。国内外对于G-M型脉冲管制冷机的理论以及实验研究已有很多,研究者提出了很多优化性能的手段,单级机型最低温度已经接近到10K。但是迄今为止,很少有学者对于这些优化性能的技术手段的综合运用进行测评和研究。本文以综合测评诸多优化制冷机性能的技术手段,评估双向进气对系统整体性能的影响为主要目的,对于G-M型脉冲管制冷机开展了一定的理论分析和计算,在此基础上研制出一台单级G-M型脉冲管制冷机,以此为平台,进行了实验研究。具体内容介绍如下: (1)在G-M型脉冲管制冷机的理论分析和计算方面,做了一定的工作。以初步的设计为基础,对实验样机进行了热力学计算。通过计算获得了系统的理论制冷量,各种热损失等数据。为实验平台的搭建提供了一定的参考。 (2)设计,加工并装配完成了单级G-M型脉冲管制冷机的实验平台。在结构设计上,将各种优化措施考虑其中,能够针对每一项开展调节实验,同时也能够测试不同措施的相互影响。针对实验测试的要求,搭建了高精度,智能化的测量系统,用以保证实验数据的真实性和有效性。 (3)针对小孔,双向进气等调相机制进行了相应的实验测试并对实验结果进行分析,总结了各种调相方法对于系统性能的影响。实验发现,在一定的工况下,双向进气装置能够给系统带来一定的性能提升,同时也会对系统的最佳运行频率产生一定的影响。最终通过各种优化方式,在一台小型单级G-M脉冲管制冷机上获取28.7K的最低温度,在80K时能够提供超过32W的制冷量。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB651

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