邓伟峰, 蒋珍华, 刘少帅, 张安阔, 吴亦农

化工学报 2019, 70 (1): 107-115. DOI:10.11949/j.issn.0438-1157.20180307

摘要（397）

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设计了一台名义制冷量为50 W/170 K的大冷量脉管制冷机，采用对置活塞式动磁线性压缩机驱动，冷指的蓄冷器和脉管部件为同轴布置，采用惯性管-气库组合的被动调相机构。根据电磁-机械-声耦合场原理，建立了脉管制冷机动力学模型，对负载下的压缩机特性进行了动态仿真。为达到整机的谐振状态，对压缩机质量-弹簧系统进行了调整。整机质量（不含电控部分）小于12 kg。在230 W输入电功下，能够获得50 W/170 K的制冷性能，电机效率92.7%，整机比卡诺效率16.5%。150～200 K温区范围内制冷机比功（输入电功/制冷量）小于5 W/W，额定输入功下，200 K温区能够获得90 W的最大制冷量，该制冷机可以用于航天大型红外焦平面阵列的冷却，同时为-60～-20℃制冷温区的商业低温冰箱低温冷源的选择提供了参考。

图6所示为制冷机实验装置示意图，压缩机由交流电源驱动，功率计可直接读出输入电压、输出电流、有效电功和功率因数等电参数；压缩机轴向端部装有线性差分位移传感器（LVDT），能够对活塞的行程进行实时测量；压缩机出口与脉管冷指入口之间的连接管上安装压力传感器（PT），能够对压缩机出口压力波进行实时测量。通过采集活塞位移、压力以及两者之间的相位可以得到压缩机活塞表面的声功，即进入到脉管冷指中的PV功大小，进而得到压缩机的电声效率。