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线性压缩机及其驱动两级脉管制冷机研究

高威利  
【摘要】:随着科学技术的进步,航天、军事、信息、生物医疗和工业生产等诸多领域对低温制冷机提出了越来越广泛的需求,促进了低温制冷机技术的发展。高频脉管制冷机由于具有结构紧凑、重量轻、效率高以及寿命长等优点,成为低温领域的研究热点之一。在红外传感器冷却、氢能储存以及高温超导应用等方面,都需要采用多级结构的高频脉管制冷机才能达到所需要的制冷温度。因此,研究两级高频脉管制冷机具有非常大的实用价值。 本文首先回顾了脉管制冷机的发展历史和最新成就,然后重点研究了以下若干问题: 1.线性压缩机板弹簧支承技术研究。通过有限元分析方法,总结出了板弹簧结构参数与其主要性能之间的关系。在此基础上,完成了线性压缩机所需板弹簧的优化设计与加工,并对其性能进行了实验验证。 2.两级高频脉管制冷机系统的优化设计。主要包括两级脉管冷头的级间耦合方式确定、回热器与脉管尺寸优化设计、换热器与调相机构设计等;线性压缩机结构设计、直线电机电磁仿真计算等。 3.线性压缩机驱动RC负载的性能研究。通过实验分析了板弹簧刚度、输出负载特性以及输入电功率等对压缩机输出性能的影响。 4.线性压缩机驱动两级脉管冷头性能实验研究。实验研究了制冷机充气压力、工作频率以及输入电功率等对制冷机性能的影响。


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