80K脉管制冷机惯性管调相机理及优化研究.PDF

第 ３７ 卷 第 ５ 期 ２０１６ 年 １０ 月 制 冷 学 报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ Ｖｏｌ． ３７，Ｎｏ． ５ Ｏｃｔｏｂｅｒ， ２０１６ 文章编号：０２５３ － ４３３９（２０１６） ０５ － ０１００ － ０６ ｄｏｉ：１０?? ３９６９ ／ ｊ?? ｉｓｓｎ?? ０２５３ － ４３３９?? ２０１６?? ０５?? １００ ８０ Ｋ脉管制冷机惯性管调相机理及优化研究 刘少帅１，２ 　 张 华１ 　 张安阔２ 　 陈 曦１ 　 吴亦农２ （１ 上海理工大学能源与动力工程学院　 上海　 ２０００９３；２ 中国科学院上海技术物理研究所　 上海　 ２０００８３） 摘　 要　 液氮温区脉冲管制冷机在高温超导等领域的应用越来越广泛。 基于热声理论，本文采用 ＤｅｌｔａＥＣ软件对纯惯性管及惯 性管加气库的调相能力进行模拟研究，建立了 ８０ Ｋ温区制冷机整机数值模型，分析了不同惯性管及气库组合方式对制冷机性能 的影响。 结果表明：纯惯性管结构和单段惯性管加气库两种方式可以达到较为接近的调相能力，采用双段惯性管接气库方式可 以提高制冷机性能，最低温度可以达到 ４８?? ８ Ｋ。 最后搭建制冷机整机性能测试实验台对模拟结果进行了验证。 关键词　 脉管低温制冷机；惯性管；热声学；制冷性能实验 中图分类号：ＴＢ６５１ ＋ ． ４； ＴＰ３９１． ９ 文献标识码： Ａ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｉｎｅｒｔａｎｃｅ Ｔｕｂｅ ｏｆ ８０ Ｋ Ｐｕｌｓｅ Ｔｕｂｅ Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ Ｌｉｕ Ｓｈａｏｓｈｕａｉ１ ， ２ 　 Ｚｈａｎｇ Ｈｕａ１ 　 Ｚｈａｎｇ Ａｎｋｕｏ２ 　 Ｃｈｅｎ Ｘｉ１ 　 Ｗｕ Ｙｉｎｏｎｇ２ （１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｈａｎｇｈａｉ ｆｏｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ，２０００９３， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｓｈａｎｇｈａｉ， ２０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ　 Ｔｈｅ ｐｕｌｓｅ ｔｕｂｅ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ ｗｏｒｋｉｎｇ ａｔ ｌｉｑｕｉｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｍａｎｙ ｆｉｅｌｄｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｕ? ｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅｒｍｏａｃｏｕｓｔｉｃ ｔｈｅｏｒｙ， ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｅｒｔａｎｃｅ ｔｕｂｅ ｗｉｔｈ ／ ｗｉｔｈｏｕｔ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｉｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ＤｅｌｔａＥＣ． Ａ ｐｕｌｓｅ ｔｕｂｅ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｂｕｉｌｔ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎｅｒｔａｎｃｅ ｔｕｂｅ ｏｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａ? ｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｅｒｔａｎｃｅ ｔｕｂｅ ｗｉｔｈｏｕｔ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｗｏｕｌｄ ｈａｓ ｃｌｏｓｅ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ?ｓｅｇｍｅｎｔ ｉｎｅｒｔａｎｃｅ ｔｕｂｅ ｗｉｔｈ ａ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ． Ｔｈｅ ｐｕｌｓｅ ｔｕｂｅ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｄｏｕｂｌｅ?ｓｅｇｍｅｎｔ ｉｎｅｒｔａｎｃｅ ｔｕｂｅ ａｎｄ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｇｉｖｅｓ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｃｏｏｌｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ， ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｌｏｗｅｓｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ４８． ８ Ｋ． Ａｔ ｌａｓｔ， ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｂｕｉｌｔ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　 ｐｕｌｓｅ ｔｕｂｅ ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ ｃｒｙｏｃｏｏｌｅｒ； ｉｎｅｒｔａｎｃｅ ｔｕｂｅ； ｔｈｅｒｍｏａｃｏｕｓｔｉｃ； ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｅｓｔ 　 　 收稿日期：２０１６ 年 １ 月 １２ 日 　 　 近年来，随着脉冲管制冷机制冷性能的提高和外 形尺寸的优化，脉冲管制冷机依靠其高可靠性受到越 来越多的关注。 在脉冲管制冷机的设计过程中，研究 者发现在脉冲管热端增加一个改变压力波和