基于熱力學(xué)的預(yù)冷型液氦溫區(qū)JT制冷機(jī)理研究.pdf

1、采用斯特林或斯特林型脈管制冷機(jī)預(yù)冷的JT制冷機(jī)已成為空間應(yīng)用中液氦溫區(qū)主流制冷技術(shù)。然而這種預(yù)冷型液氦溫區(qū)JT制冷機(jī)達(dá)到的最高相對(duì)卡諾效率僅為2％，仍存在較大提升空間。對(duì)這種制冷機(jī)的研究多為實(shí)驗(yàn)工作，在文獻(xiàn)中未見詳細(xì)的內(nèi)在機(jī)理研究和整機(jī)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。解決這些問題對(duì)提升制冷機(jī)的制冷效率非常關(guān)鍵。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于熱力學(xué)分析，系統(tǒng)闡述了液氦溫區(qū)JT制冷機(jī)穩(wěn)定工作狀態(tài)；揭示了JT制冷機(jī)的單位質(zhì)量制冷量q與單位質(zhì)量潛熱制

2、冷量qL存在差異的內(nèi)在機(jī)理，此差異僅存在于以氦為工質(zhì)的JT制冷機(jī)中；通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該制冷特性；指出單位質(zhì)量潛熱制冷量qL為評(píng)價(jià)液氦溫區(qū)JT制冷機(jī)性能的重要參數(shù)，且受到預(yù)冷溫度和高壓壓力的影響。⑵通過熱力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)了由加熱量超過JT制冷機(jī)制冷能力引起的過載失穩(wěn)狀態(tài)；闡明了典型過載工況下液氦溫區(qū)JT制冷機(jī)的溫度變化規(guī)律并得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；采用氣液兩相阻塞流理論對(duì)過載工況中的流量變化現(xiàn)象進(jìn)行了定量分析解釋，理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)吻合。⑶對(duì)一臺(tái)無油渦旋