脉管制冷机小孔阀门的流量测量.pdf免费

　1998 年第 2 期 低 　温 　工 　程 No . 2 　1 9 9 8 　 　　总第 102 期 CR YO GEN ICS Sum 　No . 102 　 脉管制冷机小孔阀门的流量测量 郑建耀 　陈国邦 　邱利民　刘良才 　汪海啸 (浙江大学制冷与低温工程研究所 　杭州 　3 10027) 　　摘要 　脉管制冷机中各小孔阀门的开度是一个重要的操作参数 , 它是影响制冷 机性能的关键参数之一 。介绍了不同开度下、不同压力时小孔阀门流量测量方法和 结果 , 由此可指导实验 , 并尝试用毛细管来替代各小孔阀门的可能性 。 　　主题词 　脉管制冷机 　小孔阀门　流量 　测量 1 　引　言 自 Giffor d 和 Longswort h 于 1963 年发明脉管制冷机以来 , 由于这种低温制冷机与常规 的斯特林( St ) 、吉福特 麦克马洪( G M) 制冷机相比较 , 它没有低温下的运动部件 , 不存在 膨胀活塞环的密封及磨损等问题 , 因此运行更可靠 、无故障运行时间可大大延长 。加之 , 它 的结构简单 , 加工容易 , 成本低廉 , 适合空间技术及现代国防等方面需要 , 近几年来发展极 其迅速 , 已成为低温工程领域研究的热点[ 1 ] 。 脉管制冷机主要由压缩机 、回热器 、脉管 、小孔阀门、气库和连接管组成 。根据脉管制 冷机的焓流调相理论[2 ] , 脉管制冷机中小孔阀、双向进气阀和气库都是一种调相机构 。通 过对小孔阀、双向进气阀和第二小孔阀的开度调节以及气库与脉管尺寸的匹配 , 都能够调节 脉管中压力波和质量波之间的相位角 , 使流经脉管冷头的焓流达到最大 , 这是提高脉管制冷 机性能的关键之一 。 随着脉管制冷机研究的迅速发展 , 最低制冷温度不断地下降。单级小孔型脉管制冷机上 只有 1 个小孔阀 , 而单级双向进气型脉管制冷机就有小孔阀和双向进气阀2 个阀门, 二级机 [3 ] 则有 4 个阀门; 双小孔型二级脉管制冷机装有 5 个阀门 , 即增加了一个第二级气库与压机 回气管上的第二小孔阀 , 如采用 4 阀结构 , 其阀门的数量增加到 6 个 。由于诸多阀门相互影 响 , 要调节到最佳工况时 , 调节各阀门的最佳开度是一件十分困难的事 , 要精心调节才能确 定 。可见 , 诸多阀门必定会给实际应用带来困难 。鉴此 , 我们考虑采用阻力元件 ———不同口 径 、不同长度的毛细管来替代各个阀门。一方面可省去价格昂贵的诸多微调阀门, 而且可使 脉管制冷机的结构更简单 、运行更可靠 , 成本也可降低 。 　　本文于 1997 年 7 月 4 日收到 。郑建耀 , 男 , 59 岁 , 副教授 。 第 2 期 脉管制冷机小孔阀门的流量测量 33 2 　试验装置 测量调节阀门和毛细管的流量装置如图 1 所示 。我们以双小孔型二级脉管制冷机典型操 作参数为例 , 其二级冷头最低无负荷温度可达 303 K 。具体操作参数如表 1 所示 。 表 1 　双小孔二级脉管制冷机操作参数 充气压力 1. 3 M Pa 压比 2 . 1 M Pa/ 0 .