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）

HTML （6）

PDF（pc）（821KB）（101）

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。

固定制冷机运行频率60 Hz，实验研究了2.8、3.0和3.2 MPa不同充气压力对制冷机性能的影响，如图11所示，可以看到，在3.0 MPa下的输入功最小，50 W/170 K制冷性能下所需压缩机输入功为230 W。另外，在3.0 MPa±0.2 MPa下，制冷机性能波动在2%以内，压缩机输入功增加量小于5 W，说明在轻微的充气压力波动下，制冷机的敏感度影响足够小，因此对于充气管路系统可能引起的冲压压力误差以及制冷机长时间运行造成的工质轻微泄漏现象，制冷机仍然能够保证性能的稳定和可靠。