整体式斯特林制冷机基于网络模型的无量纲性能分析
斯特林制冷机22914ppt
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回热原理
回热制冷机特点
◦ 闭式循环 ◦ 周期性不稳定过程
产冷条件
◦ 系统压力周期性变化 ◦ 容积周期性变化 ◦ 压力和容积有一相位差
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实现机构
理想-间断运行 实际-曲柄连杆机构,往复运动 斯特林循环工质是在室温腔,冷却器,
回热器,冷量交换器和冷腔等部分来回 变动,气体总量不变,闭式循环。
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发展
最早1946年荷兰Philip公司实现空气液 化
普冷-深冷,3K 冷量从微型到大型(毫瓦级-46.8kw) 多缸制冷机 单级-多级 整体式-分置式 形式多样化:双活塞,推移活塞,平行排
列,角形排列等 多种驱动:曲柄连杆,摇盘,斜盘,菱形,
液压,电磁,启动驱动
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应用
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扰性支撑
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低温制冷技术
斯特林循环制冷机 吉福特-麦克马洪循环制冷机 脉管制冷机 节流制冷机 吸附式制冷机 热声制冷机 磁制冷机
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斯特林循环
两个等温过程 两个等容过程 回热 工质:氢气,氦气
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原理
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P-V,T-S
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过程
等温压缩 定容放热 等温膨胀 定容吸热
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效率
Cop-理想循环 换热器效率
自由活塞斯特林制冷机的研究概述
自由活塞斯特林制冷机的非接触运行,如图 4 为静 压气体轴承活塞运动技术;而 Infinia 采用柔性弹 簧的径向刚度来保证自由活塞斯特林制冷机的非接 触运行,如图 5 为柔性弹簧支撑活塞运动技术。静 压轴承技术的缺点是设计难度较大,需要耗费部分 压缩氦气,带来性能的局部衰减,而柔性弹簧的径 向刚度支撑的缺点在于装配技术难度较高,装配的 一致性很难保证,因此不适合大批量生产。自由活 塞斯特林制冷机未来的发展依赖于这两种技术的进 一步改进。
表 4 自由活塞斯特林制冷机的研制情况[3,4,5]
公司
Sunpower
Twinbird Global cooling
型号 M77 M87 CT MT GT M223 TB40
M100A
制冷量 4W@77K 7.5W@77K 10W@77K 5W@77K 15W@77K 35W@223K 40W@250K
90 年代以来,动磁式直线压缩机的发展比较迅 速,通过改进磁路设计,改进径向充磁方式,优化 气隙等设计思路,目前的动磁式直线电机的效率已 可以达到 85%以上,而动圈式直线电机的效率一般 在 75%~80%之间。与动圈式直线电机比较,动磁式 直线电机无引线问题,且可方便消除线圈的放气对 氦气纯度的影响,效率更高,结构更可靠。表 2 为 动磁式和动圈式直线电机技术的比较。由表 2 可见
Abstract Free-piston Stirling cooler(FPSC) adopts linear motor driven, flexure spring, clearance sealing, pneumatically driven expander advanced technology etc., which possess many advantages, including compact configuration, light weight, oil-free lubrication, few movement parts, high reliability, low vibration, long life, easy capacity modulation operation etc. With the rapid techonical improvement of aeroscope, solid electronics and cryobiology, high cooling capacity free-piston Stirling cooler owns bright and extensive application prospect. In this paper, Trend in development and research status of FPSC is reviewed in domestic and foreign. In particular, the cryogenic and refrigeration application of FPSC are expected. Keywords Free-piston Stirling cooler (FPSC) Linear compressor Refrigerator Reliability Application
斯特林制冷机讲解
回热原理
回热制冷机特点
◦ 闭式循环 ◦ 周期性不稳定过程
产冷条件
◦ 系统压力周期性变化 ◦ 容积周期性变化 ◦ 压力和容积有Байду номын сангаас相位差
实现机构
理想-间断运行 实际-曲柄连杆机构,往复运动 斯特林循环工质是在室温腔,冷却器,
回热器,冷量交换器和冷腔等部分来回 变动,气体总量不变,闭式循环。
氢气氦气等温压缩定容放热等温膨胀定容吸热cop理想循环换热器效率如果换热器效率100意味着气体制冷机在冷源的制冷量有一部分消耗在将制冷机气体冷却到冷源温度的过程中回热制冷机特点闭式循环周期性不稳定过程产冷条件系统压力周期性变化容积周期性变化压力和容积有一相位差理想间断运行实际曲柄连杆机构往复运动斯特林循环工质是在室温腔冷却器回热器冷量交换器和冷腔等部分来回变动气体总量不变闭式循环
低温制冷技术
斯特林循环制冷机 吉福特-麦克马洪循环制冷机 脉管制冷机 节流制冷机 吸附式制冷机 热声制冷机 磁制冷机
斯特林循环
两个等温过程 两个等容过程 回热 工质:氢气,氦气
原理
P-V,T-S
过程
等温压缩 定容放热 等温膨胀 定容吸热
效率
Cop-理想循环 换热器效率
◦ 如果换热器效率<100%,意味着气体制冷机 在冷源的制冷量有一部分消耗在将制冷机 气体冷却到冷源温度的过程中
发展
最早1946年荷兰Philip公司实现空气液化 普冷-深冷,3K 冷量从微型到大型(毫瓦级-46.8kw) 多缸制冷机 单级-多级 整体式-分置式 形式多样化:双活塞,推移活塞,平行排
列,角形排列等 多种驱动:曲柄连杆,摇盘,斜盘,菱形,
液压,电磁,启动驱动
应用
扰性支撑
斯特林制冷机ppt课件
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回热原理
回热制冷机特点
◦ 闭式循环 ◦ 周期性不稳定过程
产冷条件
◦ 系统压力周期性变化 ◦ 容积周期性变化 ◦ 压力和容积有一相位差
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实现机构
理想-间断运行 实际-曲柄连杆机构,往复运动 斯特林循环工质是在室温腔,冷却器,
液压,电磁,启动驱动
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应用
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扰性Байду номын сангаас撑
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低温制冷技术
斯特林循环制冷机 吉福特-麦克马洪循环制冷机 脉管制冷机 节流制冷机 吸附式制冷机 热声制冷机 磁制冷机
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斯特林循环
两个等温过程 两个等容过程 回热 工质:氢气,氦气
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原理
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P-V,T-S
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过程
等温压缩 定容放热 等温膨胀 定容吸热
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效率
Cop-理想循环 换热器效率
回热器,冷量交换器和冷腔等部分来回 变动,气体总量不变,闭式循环。
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发展
最早1946年荷兰Philip公司实现空气液化 普冷-深冷,3K 冷量从微型到大型(毫瓦级-46.8kw) 多缸制冷机 单级-多级 整体式-分置式 形式多样化:双活塞,推移活塞,平行排
列,角形排列等 多种驱动:曲柄连杆,摇盘,斜盘,菱形,
整体式斯特林制冷机用于家用冰箱的性能研究
Perf ormance Research on Integral Stirling2Cycle in Domestic Refrigerator
SUN Le′an , ZHAO Yuanyang , L I Liansheng , S HU Pengcheng
( National Engineering Research Center of Fluid Machinery and Compressors , Xi′an Jiaotong Universit y , Xi′an 710049 , China)
膨胀腔容积 V e ( <) 、压缩腔容积 V c ( <) 、相对死容
积 S 、温度比τ、压力相角θ、压力参数δ、压力比 、平均
压力 pav和瞬时压力 p( <) 的计算见文献[11 ].
实际过程中工质的压力是受流动阻力的影响而
发生变化的 ,因此不能忽略流程中压力的变化 ,这是 本研究不同于以前的等温模型的地方 , 沿程阻力和 流动阻力的计算见文献[12 ].
11 2 样机
斯特林制冷机的工作介质是气体 , 在整个制冷
循环过程中不发生相变. 理想的斯特林循环是由 2
个等温过程和 2 个等容过程组成 , 等容过程的热交
换发生在回热器中. 在等温膨胀过程中低温工质从
冷却对象中吸收热量 , 在等温压缩过程中向周围环
境释放热量 ,因此斯特林循环制冷机的性能大小依
收稿日期 : 2007Ο08Ο17. 作者简介 : 孙乐安 (1962 - ) ,男 ,博士生 ;束鹏程 (联系人) ,男 ,教授 ,博士生导师. 基金项目 : 长江学者和创新团队发展计划资助项目 ( IR T0746) .
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微型整体式斯特林制冷机研制
摘 要 :介 绍 了 我 所 独 立 开 发 研 制 的 一 种 微 型 整 体 式 斯 特 林 制 冷 机 的 热 力 学 设 计 过 程 及 试 验 结 果 。这 种 制 冷 机 结 构 紧凑 、体 积 小、重 量轻 、成 本低 、使用 方便 .是军 民 两用 市场上 用 途广 泛 的一 种经 济 型机 型 。
生 交 变 压 力 波 , 压 力 波 通 过 曲 轴 箱 上 的 斜 孔 传 递 到
冷 腔 , 在 冷 腔 中 完 成 等 温 膨 胀 , 产 生 制 冷 量 , 在 高 效 蓄 冷 器 中 工 质 完 成 定 容 放 热 和 定 容 吸 热 两 个 过
程 。完 成 上 述 四 个 工 作 过 程 ,便 完 成 一 个 制 冷 循 环 ,
制 冷 量 :> 0 7W / 0K ( 2 ± 5C) .5 n @ 3 C,2 0J ;输 入 功 率 :< 5 )
维普资讯
第 2 O卷 第 4期
2 0 0 2年 0 月 8
低 温 与 特 气
Low e p at e and T m er ur Spe i t a e caly G s s
V o1 .20. N O.4 A ug.. 2 002
三 相 方 波 驱 动 ,功 率 约 为 4 ( 0W DC) ,原 理 为 由 霍 为 满 足 我 国红 外 技 术 的 不 断 发 展 及 应 用 急 需 , 我 所 独 立 设 计 开 发 了 一 种 制 冷 量 大 于 0 7W / 0K . 8 的微 型 整体 式斯 特 林 制 冷 机 , 种 制 冷 机 结 构 紧凑 、 这 体 积 小 、 重 量 轻 、 成 本 低 、 使 用 方 便 , 是 军 民 两 用 市 场 上 用 途 广 泛 的 一 种 经 济 型 机 型 。 本 制 冷 机 达 到
整体旋转式斯特林制冷机平衡块设计
me t h o d wa s a v a i l a b l e f o r d e s i g n a n d o p t i mi z a t i o n o f i n t e g r l a r o t a r y S t l i l i n g c r y o c o o l e r .
Ba l a n c e we i g h t d e s i g n o n i n t e g r a l r o t a r y S t i r i r n g c r y o c o o l e r
S h a n We i g e n ,Ye Z h o n g ,Z h e n g Z h e n z h e n 。 Wa n g B o ,
Ab s t r a c t : An o p t i ma l 3 D— — mo d e l o f i n t e g r l a r o t a r y S t i r l i n g c r y o c o o l e r wa s a p p l i e d t o s t u d y h o w t o r e d u c e t h e u n b la a n c e d i n —
u n b la a n c e i n e r t i a f o r c e W s a c a l c u l a t e d,t he b la a n c e w e i g h t c o u l d b e o p t i ma l t o r e d u c e he t u n b la a n c e d i n e r t i a f o r c e .T h e p r o p o s e d
Ke y wo r d s : S t i r l i n g c r y o c o o l e r ,I n e ti r a f o r c e ,Dy n a mi c s ,B la a n c e w ̄ i s h t
整体式斯特林制冷机用于家用冰箱的性能研究
( t n l n i e r g R s ac e tro li c ie y a d C mp es r , n Ja t n i es y i n 7 0 4 ,C ia Na i a E gn e i e e r h C n e fF ud Ma hn r n o r s o s Xi i o g Unv ri ,X 1 0 9 hn ) o n a o t a
塞 以 V 型 分 布 并 由 同一 个 曲柄 连 杆机 构 驱 动 , 冷端 连 接 到膨 胀 气 缸 并 向外部 提 供 冷量 . 究表 制 研
明: 当整体式斯特林循环制冷机应 用于普冷和冰箱领域时, 各种结构 问存在着最优 匹配; 种 回热 3 器结 构 中长度 为 6 0mm、 径 为 5 的 系统 性 能最优 ; 于 不 同的回 热 器 , 工质 氮气和 氦 气的 直 0mm 对 其
孙乐安 ,赵远扬 ,李连生 ,束鹏程
( 西安交通 大学 流体机械及压缩机 国家工程研 究中心 , 1 0 9 7 0 4 ,西安)
摘 要 :基 于斯特 林制 冷循 环在 环保 方 面的优 点 , 一种 应 用 于 家 用和 商用 冰 箱 的整 体 式斯 特 林 制 对
冷机进 行 了实验 研 究. 制 冷机 由一 个膨胀 气缸 、 个 压 缩 气缸 和 回 热 器构 成 , 胀 活 塞 和压 缩 活 该 一 膨
关 键词 :制冷机 ; 特林 循环 ; 斯 实验 ; 用冰箱 家 中图分 类号 :TH4 ; B 5 文 献标 志码 :A 文 章编 号 : 2 39 7 2 0 ) 70 1 —4 5T 67 0 5 —8 X(0 8 0 ~8 10 Pe f r a c s a c n I t g a i ln - c e i m e tc Re r g r t r r o m n e Re e r h o n e r lStr i g Cy l n Do s i f i e a o
微型整体式斯特林制冷机系统的计算机仿真优化研究
从2 纪8 0世 0年代 开始 , 系统 动力 学方 法 的应用 给斯
特 林制 冷机 的理论 研 究 指 出 了一条 线 性 网络 理论 研
L uS i L n L h n y L in i a。 i g Qi i e gu Z iQ a g
( R f g rt n& Cy g nc L b er eai i o ro e i a ,Hu z o gU ie i f ce c n e h o g , h n4 0 7 C ia a h n nv r t o i e a d T c n l y Wu a 3 0 4, hn ) sy S n o
Ke r smi oit rl t igrfgrtr cm ue ad de g er g C E) s l i ywod : c - e a- i n r ea ; o p t ie n i e n ( A ; i a o r n g Sf l ei o r n i mu t n
1 引 言
St i g r f g rt rwih t e v e o o sd rn h h r d n m is wa are ut Th y a c p e s r i n er e ao t h iw fc n i e g t e t e mo y a c sc rid o . l f i i e d n mi r s u e i h h mb rwa c i v d b ifr n s a e e tr t I i h wn t a h e u t b an d a r e wi n t e c a e sa h e e y d f e tdiplc m n ai t s s o h tt e r s lso ti e g e t e o. h t e e pe m e a e u t l. Th eai n hi ewe n t e d s lc me tr t nd t t ig e gne p r h x r ntlrs ls we1 i e r lto s p b t e h ip a e n ai a he S i n n i e - o l f fr a c sa ay e r m o h CFD to n x e me t o m n e i n lz d fo b t meh d a d e p r i n.
微型整体式斯特林制冷机研制及整机工程化模型研究
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III
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果 尽我所知 除文中已经标明引用的内容外 本论文不包含任
何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果 个人和集体 果由本人承担 均已在文中以明确方式标明
对本文的研究做出贡献的
本人完全意识到本声明的法律结
学位论文作者签名 日期 年 月 日
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是目前世界上最精密的磁通强度测量计 测量精度可到达毫微微量级 10 将斯特林制冷机与电子学结合起来用于医学领域 MRI 面应用
II
will adjust and carry out detail research of the industrialization model.
Keywords: Stirling refrigerator Linear guide-way support Industrialization model
华中科技大学 硕士学位论文 微型整体式斯特林制冷机研制及整机工程化模型研究 姓名:席有民 申请学位级别:硕士 专业:制冷及低温工程 指导教师:李青 20050401
摘 要
斯特林制冷机是小型低温制冷机中应用最广泛的一种 具有结构紧凑 工作温度 范围宽 启动快 效率高 操作简单等特点 整体式斯特林制冷机是最早得到研究和 应用的斯特林制冷机 由于其技术成熟 至今在许多领域仍得到广泛的应用 发达国家将优质斯特林制冷机列为对我国禁运的产品 因此发展具有独立知识产 权的产品化的斯特林制冷机势在必行 为此 我们对旋转电机驱动的微型整体式斯特 林制冷机的支撑结构进行了研究 研究工作围绕消除整体式斯特林制冷机中制约整机 寿命的活塞和排出器的侧向力引起的密封磨损进行 采用把活塞和排出器固定在线性 滑轨上的方式 把原来作用在气缸和排出器上的侧向作用力转移到线性滑轨轴承上 滑轨轴承为现成的成熟产品 可以承受一定载荷且具有长的寿命 把它应用于旋转式 斯特林制冷机是可行的 本文对采用线性滑轨支撑的整体式斯特林制冷机样机研制过程和性能实验的情 况进行了介绍 对结构设计的关键技术和关键过程进行了研究 总结了调机实验的情 况 在样机研制的基础上 作者对整体式斯特林制冷机的工程化进行了探讨 并针对 国内斯特林制冷机可靠性差的研究现状 提出当前斯特林制冷机工程化研究的重点是 对引起早期失效的零部件加工装配误差对整机性能的影响进行研究 以确定零部件的 加工装配误差标准 提出了整体式斯特林制冷机参数分解 程化研究思路 为了对零部件加工 装配误差对整机性能进行定量研究 在比较现有斯特林制冷 机模型的基础上 采用系统动力学的观点建立了整体式斯特林制冷机工程化模型 并 设计了对模型进行修正和细化的斯特林制冷机关键件特性实验台 标准建立 节点控制的工
基于LabVIEW的自由活塞式斯特林制冷机性能测试系统开发
c u r a t e s c r e e n i n g o f q u a l i i f e d r e f r i g e r a t o r .
作效率 , 加速合格制冷机的筛选 工作 。
关键 词 : L a b V I E W; L a b S Q L; O r i n g i n ;R e p o t r g e n e r a t i o n t o o l k i t ;自由活塞式斯特林制冷机
Th e d e v e l o pme n t o f f r e e—p i s t o n S t i r Un g r e f r i g e r a t o r pe r f o r ma nc e t e s t s ys t e m b a s e d o n La bVI EW
Y e Z h o n g , Wa n g F e i ,Wa n g B o , Y u S h i j i e
( T h e 1 6 t h R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C h i n a E l e c t r o n i c s T e c h n o l o g y G r o u p C o r p o r a t i o n , H e f e i 2 3 0 0 4 3 , C h i n a )
叶重 , 王 飞, 王波 , 于 世 杰
( 中国电子科技集 团公司第十六研究所 , 合肥 2 3 0 0 4 3 ) 摘要 : 制冷机的 自动性 能测试 、 实验处理系统可大幅降低工作量 , 并保证测试 的准确性。针对 中国电子科技集
团公 司第 十六研究所新研制开发 的 自由活塞式斯特林制 冷机 , 开发 了一 种新 的基 于虚拟仪 器 的性 能测试系统 , 该 系统通过硬件 和软件相结合 , 自动采集 制冷机性能测试 中的相关参数 , 并实现数据的实时显示 、 存储 和图形化显示 等功能 。该测试 系统测试制冷机性能 以判定是否满足使 用要求 。该 系统 的开发应用将极 大方便 的提高测试 的工
空间斯特林制冷机系统模型辨识与预
航天返回与遥感第43卷第3期96SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING2022年6月空间斯特林制冷机系统模型辨识与预测控制陈子印林喆赵筱琳张晗汪瑜(北京空间机电研究所,北京100094)摘要为解决空间用大功率机械式斯特林制冷机系统的高精度控温问题,针对这一类具有时延特性的大时间常数温度控制系统,首先,文章提出一种基于继电模型辨识的闭环辨识方法,通过设计合理的辨识参数,采集系统的输入输出响应数据并通过最小二乘法拟合获得了系统的辨识模型,克服了传统开环辨识方法无法获得固定控温点附近辨识模型的不足;其次,基于辨识模型的阶跃响应数据建立预测模型,采用动态矩阵预测控制,通过滚动优化和反馈校正机制,对温度控制系统性能指标实现了最优控制。
最后,通过搭建模型辨识及实验平台,验证了系统模型辨识的准确性可达到94%,对长波红外探测器60K控温点的控温稳定性可达到±10mK(3σ)的水平,该模型辨识与控制方法已经成功应用于多台星载红外相机的焦面制冷机控温系统并获得在轨验证。
关键词斯特林制冷机继电模型辨识动态矩阵控制预测控制空间制冷中图分类号: TP273文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2022)03-0096-09DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2022.03.011Model Identification and Predictive Control of the Space StirlingCryocooler SystemCHEN Ziyin LIN Zhe ZHAO Xiaolin ZHANG Han WANG Yu(Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100094, China)Abstract To solve the problem of high-precision temperature control of high-power stirling cryocooler system for space application, towards such a temperature control system with time delay and large time constant characteristics, firstly, a closed-loop identification method based on relay model identification is proposed, by selecting the proper parameters, the system model can be identified through the least square method based on the obtained input and output response data, which overcomes the shortcomings of the open-loop identification method that cannot obtain the model at the neighborhood of the fixed operation point; secondly, the dynamic matrix predictive control is employed based on the step response of the identified model, through the rolling optimization and feedback correction, the optimized control performance can be achieved for the temperature control system. Finally, through establishing the model identification and experimental test bench, it can be seen that the similarity of system model identification reached 94% and the收稿日期:2021-02-18基金项目:国家重点研发计划引用格式:陈子印, 林喆, 赵筱琳, 等. 空间斯特林制冷机系统模型辨识与预测控制[J]. 航天返回与遥感, 2022, 43(3): 96-104.CHEN Ziyin, LIN Zhe, ZHAO Xiaolin, et al. Model Identification and Predictive Control of the Space StirlingCryocooler System[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2022, 43(3): 96-104. (in Chinese)第3期陈子印等: 空间斯特林制冷机系统模型辨识与预测控制 97stability of the temperature for the 60K operation point can achieve a high level at ±10mK (3σ), and these achievements on the model identification and control method have been successfully applied to the temperature control system of focal plane refrigerator for several spaceborne infrared cameras and have been verified in orbit.Keywords stirling cryocooler; relay model identification; dynamic model control; predictive control; space refrigeration0 引言机械式斯特林制冷机作为红外遥感相机光学系统的重要组成部分,负责为红外探测器提供低温工作环境,降低探测器热噪声,从而提高探测器的成像品质[1],随着高分辨率对地成像的技术发展需求,系统对制冷机控温的稳定性指标要求由±0.1K提高到±0.01K[2-5]。
斯特林低温制冷机的研究与发展
斯特林低温制冷机的研究与发展
陈国邦;颜鹏达;李金寿
【期刊名称】《低温工程》
【年(卷),期】2006(000)005
【摘要】介绍了近40年来斯特林循环低温制冷机从整体式到分置式结构、从旋转式压缩机到直线式驱动、从普通轴承到板弹簧柔性支承、从机械驱动排出器到气动控制等一系列变化和发展,叙述了中国低温斯特林制冷机从无到有、从仿制国外产品到自主创新、从单件研制到批量生产的历程,展示了中国近年取得的最新成就,指出建立和发展一支具有国际前沿水平的研究队伍和研究基地的重要性.在新世纪,为了满足中国空间和地面红外技术不断增长的需要,研制各种类型的高质量线性驱动压缩机、开发低温制冷机用的精密电子控制技术、批量生产长寿命的微型斯特林制冷机,是一项重要任务.
【总页数】10页(P1-10)
【作者】陈国邦;颜鹏达;李金寿
【作者单位】浙江大学制冷与低温研究所,杭州,310027;浙江大学制冷与低温研究所,杭州,310027;浙江大学制冷与低温研究所,杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】TB651
【相关文献】
1.新型复合式斯特林/逆布雷顿低温制冷机 [J], 陈汝刚;侯予;袁秀玲;陈纯正
2.电磁驱动的微型斯特林循环低温制冷机及其动力学分析 [J], 沈韧虎
3.斯特林微型低温制冷机研制动向[J], G·Walker;顾荣而;李怀曙
4.苏联低温工程和低温制冷机的发展 [J], EvgenyIvanovichMikulin;顾荣而;李式横
5.以色列研制新一代高温红外成像仪用分立式斯特林线性低温制冷机 [J], 高国龙因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
旋转整体式斯特林制冷机计算机辅助动力学设计
旋转整体式斯特林制冷机计算机辅助动力学设计叶重;绳春晨;王波;罗高乔;单伟根【摘要】In order to shorten the development cycle and improve the design efficiency and reduce the development costs,a dynamic design method based on CAD technology was proposed for integral rotary Stifling cryocooler.According to physical dimensions,input power and vibration output,etc.,the dynamic design of Stifling cooler was studied by computer aided design focused on rotating motor,bearing type selection,flywheel design and crank-connecting rod mechanism strength checking.Based on Pro/E 3D design software,the model of the Stirling cooler was built and imported into Adams virtual prototype software for dynamics simulation analysis.Then the simulation analysis results were imported into the Ansys finite element software to check the strength of the cooler components.The cooling capacity of the designed Stirling cooler was 1.65 W@80 K/23 ℃,27% higher than the goal value,and the vibration output was 0.3N,25% lower than the goal value.%为缩短旋转整体式斯特林制冷机的研发周期、提高设计效率及降低开发成本,提出了一种基于计算机辅助设计的旋转整体式斯特林制冷机动力学设计方法.根据外形尺寸、输入功率及振动输出等已知参数,重点从旋转电机、轴:选型、飞轮设计及曲柄连杆机构强度校核4个方面采用计算机辅助设计方式进行动力学设计研究.通过三维设计软件Pro/E对制冷机组件建模后导入Adams虚拟样机进行动力学仿真分析,将仿真分析结果导入Ansys有限元软件进行制冷机组件强度校核.通过该方法设计出的制冷机实测制冷量为1.65 W@80 K/23℃,比目标值提高27%,振动输出为0.3N,比目标值降低25%.【期刊名称】《低温工程》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】7页(P29-35)【关键词】淀转整体式斯特林制冷机;动力学设计;虚拟样机【作者】叶重;绳春晨;王波;罗高乔;单伟根【作者单位】中国电子科技集团公司第十六研究所合肥230043;低温技术安徽省重点实验室合肥230043;中国电子科技集团公司第十六研究所合肥230043;低温技术安徽省重点实验室合肥230043;中国电子科技集团公司第十六研究所合肥230043;低温技术安徽省重点实验室合肥230043;中国电子科技集团公司第十六研究所合肥230043;低温技术安徽省重点实验室合肥230043;中国电子科技集团公司第十六研究所合肥230043;低温技术安徽省重点实验室合肥230043【正文语种】中文【中图分类】TB651斯特林循环是由两个等容过程与两个等温过程组成的热力循环,于1816年由苏格兰人斯特林提出,最初用于热力发动机。
斯特林制冷机整体性能的一种优化方案
斯特林制冷机整体性能的一种优化方案
蒋学华
【期刊名称】《山东大学学报:理学版》
【年(卷),期】2002(37)4
【摘要】考虑斯特林制冷机存在热阻和回热损失的不可逆性 ,根据有限时间热力学的分析方法 ,在牛顿传热定律下 ,研究了制冷机的整体优化性能 ,引入生态学目标函数E ,导出了制冷系数ε ,制冷率R和熵产率σ的优化准则 ,并对最佳输入功率 ,回热损失和回热效率等性能进行了分析讨论 .
【总页数】3页(P331-333)
【关键词】整体性能;斯特林制冷机;制冷系数;制冷率;熵产率;功率;有限时间热力学;回热损失;优化准则
【作者】蒋学华
【作者单位】临沂师范学院物理系
【正文语种】中文
【中图分类】TB651
【相关文献】
1.整体式斯特林制冷机用于家用冰箱的性能研究 [J], 孙乐安;赵远扬;李连生;束鹏程
2.微型整体式斯特林制冷机系统的计算机仿真优化研究 [J], 刘赛;李青;李正宇;李强
3.整体式斯特林制冷机基于网络模型的无量纲性能分析 [J], 刘赛;李青;李正宇;李强
4.一种整体式斯特林制冷机的实验研究 [J], 镇松林;许春锁
5.一种军用微型斯特林制冷机性能自动测试系统 [J], 唐天敏;陈晓屏;赵玉琼;姚菡婷;李飞艳;陈军;黄伟;李海英
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基于4 K制冷机的低温泵抽气单元性能分析
基于4 K制冷机的低温泵抽气单元性能分析
江耀;谢远来;田焜;王姣龙;连振午;汪谦旭;洪慧慧;潘卓;王昉
【期刊名称】《真空科学与技术学报》
【年(卷),期】2024(44)4
【摘要】中性束注入实验单元系统调试和小尺寸样机验证测试需要真空环境支持,针对实验气体负载性质与真空要求,探索研制外置式制冷机低温泵。
设计了一种基于单台4 K制冷机的低温泵并开展抽气单元性能分析,采用ANSYS热分析方法研究抽气单元热学性能,得到了不同气体热负载下的温度分布,结果表明,抽气面温度处于5 K左右,能够有效抽除H_(2)、He等难凝性气体。
采用MOLFLOW对连接抽速测试系统的低温泵进行了气体粒子运动模拟,验证了抽气单元设计的合理性,并模拟得到气体捕获系数为0.409;探究了气体负载对抽气性能的影响,结果表明,受温升影响,泵的抽速波动较小,抽气性能良好。
研究方法与结果为实验用制冷机低温泵的研制提供了有益参考。
【总页数】7页(P318-324)
【作者】江耀;谢远来;田焜;王姣龙;连振午;汪谦旭;洪慧慧;潘卓;王昉
【作者单位】中国科学院合肥物质科学研究院;中国科学技术大学;合肥工业大学【正文语种】中文
【中图分类】TB65
【相关文献】
1.基于分层壳单元与纤维梁单元组合剪力墙滞回性能分析
2.基于腔体单元和Rebar 单元的空气弹簧性能分析
3.整体式斯特林制冷机基于网络模型的无量纲性能分析
4.基于主动寻优控制系统的制冷机房性能分析
5.制冷机的负载对低温泵抽气特性的影响
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斯特林制冷机性能仿真计算
斯特林制冷机性能仿真计算
闫辉;祁影霞;张华;陈曦
【期刊名称】《低温与超导》
【年(卷),期】2011(039)005
【摘要】以等温模型为基础,对斯特林制冷机的性能进行了计算机仿真计算.通过编程计算分析了一些系统参数变化对理论制冷量、有效制冷量、冷量损失等的影响.得出当充气压力增大或回热器长度减小时,制冷量都随之增大,但制冷效率有一个最优值;当回热器直径变化时,有一个最优值使制冷量和制冷效率最大;当相位角变化时,制冷量有最大值的结论.为设计斯特林制冷机合理选取参数提供了理论依据.
【总页数】4页(P13-16)
【作者】闫辉;祁影霞;张华;陈曦
【作者单位】上海理工大学,上海200093;上海理工大学,上海200093;上海理工大学,上海200093;上海理工大学,上海200093
【正文语种】中文
【相关文献】
1.斯特林制冷机混合填料回热器性能优化及试验研究 [J], 罗高乔;叶重;绳春晨;王波
2.排出器等效机械阻尼对自由活塞斯特林制冷机性能影响的数值模拟 [J], 李小伟;余国瑶;戴巍;罗二仓;陈燕燕
3.自由活塞斯特林制冷机用直线电机性能仿真与测试 [J], 唐天雁; 轩连; 梁伟青; 孙轶; 刘静
4.微型斯特林制冷机用柔性板弹簧性能分析 [J], 周伟楠; 朱海峰; 陈雷; 丁磊; 刘少帅; 蒋珍华
5.排出器动力学特性对斯特林制冷机性能影响分析 [J], 曲家闯;闫春杰;许国太;庄昌佩;张安;张学林
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低 温技 术
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Cr o & S p r o . y. u e n e
V 1 3 No 3 o. 4 .
第3 卷 第 3 4 期
整体 式 斯特 林 制冷 机 基 于 网络 模 型 的 无 量 纲 性 能分 析
特林制冷机的研制 中, 对于系统斯特林制冷机的定性分析给了明确的解释 , 首次揭示 了回热器 的本质 ; 邓晓辉 通过热声转换本质的研究 , 建立了回热器有源网络模型。本文在总结前人建立 的热声 网络理论的基础上 , 结合已 有的整体式斯特林制冷机实验模型 , 希望采用相应的网络模型 , 通过建立参数无量纲化参数的方法找到能够反映 系统性能因子 , 分析实验数据的变化趋势 , 得到斯特林制冷机 中活塞和排出器 的最佳行程配 比, 为实验系统的优
刘赛 李青 李 正宇 , , , 李强
(. 1 华中科技大学能源与动力工程学院 , 武汉 40 7 3 04; 2 中国科学 院理化技 术研 究所 , 北京 10 8 ) 00 0 摘要 : 通过现有的成型的流体 网络理论和热动力学理论 , 建立 了整 体斯特林 制冷 机系统 的网络模 型 , 计算 和实 从 验两个角度定性分析了排 出器和活塞行程配比对于制冷机系统性能 的影 响 ; 出了可供制 冷机结 构优化 的无量 纲因 提
Ab ta t h ne rl—S fn ergrtrn tok mo e se tbih d b h tr h o ffud n t r n h r d y a c sr c :T eitga i t igrfieao ew r d li sa l e y te maue te r o i ewok a d temo n mi. l s y l Fo oh c c lt na d e prme t hsp p rh stea ayi o erlt nhp b t e n tert fpso ipa e n o ds lc r rm b t a ua o x e l i n i n ,ti a e a h n s ft eai s i ew e h a oo itn ds lc me tt ipa eb l s h o i ad tee gn e oma c ; i n inesfcosaeo tie o tec c lt nh r si ot t aa tr o ew rigc n iino — n h n iep r r n e dme so ls atr r ban df m a uai e a mp ra r meesfr h okn o dt p f r h l o e n p t o
结构的优化带来 了极大的困难; 活塞和排出器的行程配 比只能通过多工况的实验具体测量得到 , 给实验 的优化方 案增加了不便和不确定性。 随着流体网络理论和热动力学理论的逐渐成熟 , 在现有分析方法匮乏的情况下 , 网络分析方法和系统动力学 的观点相结合 , 可以更加客观的分析和研究热力系统的工作本质 , 用来提供斯特林系统连接系统各个部件的计算 工具 , 同时, 也能得到各个部件之间的本质联系和耦合性质。郭方中 、 】李青 等最早将 网络理论运用于指导斯
子参数。 同时 , 上述方法可以帮助简化实验过程 , 为寻找最佳工况点提供了重要依据。
关键词 : 整体式斯特林制冷机 ; 网络模型 ; 无量纲
Opi iain b i e s n esfco f n e r l t l g r fie a o e wo k mo e t z t y dm n i ls a tro tg a —S i i erg r tr n t r d l m o o i rn
2 CygncLb eh i lIst eo hs s dC e ir , hns cdm f c ne ,B in 00 0, hn ) . r ei a .T cn a ntu f yi h ms y C ieeA a e yo i cs e ig10 8 C ia o c it P c a n t Se j
Ke wo d Itga —S r n ,Ne r d e,D me s nes y rs:nerl tr g ii t kmo l i ni种重要的新型低温制冷机 , 以其具有高效 、 简便和适用性强等特点 , 在越来越多的 工程领域广泛使用。在斯特林制冷机的优化设计当中, 对于斯特林制冷机的结构分析 , 目前大多数研究分析都是 以系统的振荡和定常态分析作为出生点 , 采用数值仿真的方法 , 内部机理并不是很清楚 , 系统 这就给实验 中系统