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。

制冷机在150～200 K温区范围内制冷量与压缩机输入功之间的变化关系如图13所示，可以看到，在该温区范围内，制冷温区越高，制冷机的比功越小，170 K时比功在4.5～5 W/W之间，287 W输入功下能够获得60 W的冷量，热端温度293 K。在压缩机无直流偏置电压的情况下（输入功小于320 W），制冷机冷头在150、160、180和190 K的制冷温度下能够达到的最大制冷量依次为50、60、70和80 W。而在直流偏置电压0.5 V下，制冷机在200 K时能够获得90 W的制冷量，此时压缩机输入功为375 W，整个系统仍可以稳定运行。