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第 29 卷　 第 2 期 低　　温　　与　　超　　导 V o l. 29　N o. 2 2001 年 5 月 　　CR YO GEN ICS AND SU PERCONDU CT IV IT Y　　 M ay. 2001 脉管制冷机结构、理论及实用化等方面的进展 高成名　何雅玲　陈钟颀　陶文铨　吴明 (西安交通大学能源与动力工程学院, 710049) 【摘要】文中对脉管制冷机的发展作了较为详细的回顾, 分析了各种结构、各种理论的特点及其应 用范围, 指出不足和需要改进的地方。分析了脉管制冷机的发展前景和方向, 分析指出实用化和微 型化以及将脉管制冷机应用于普冷领域是脉管制冷机今后发展的主要方向。 关键词: 评述　脉管制冷机　制冷机　低温工程 1　脉管制冷机在结构上的发展 ( ) 脉管制冷机 如图 1所示 是制冷机中一种比较新颖的 低温制冷机, 最早由美国 Giffo rd 教授和L ongsw o rth 提出。 Giffo rd 教授注意到与气体压缩机相连的铅管在其封闭端会 变热, 而当采用回热器将管子与压缩机相连时, 则可以使得 管子的一端制冷而另一端变热, 这就是最基本的脉管制冷 机, 如图 2所示。当时, 单级的脉管制冷机达到 150K , 二级的 达到了 120K , 经过改进后分别达到 124K 和 79K 。但由于其 效率太低, 这些研究并没有得到充分地重视, 六十年代末及 整个七十年代, 脉管制冷机还只是处在探索性研究开发阶 段, 这就是第一代脉管制冷机。 图 1　脉管制冷机 1981 年, 美国NA SA 的K ittel 博士对在太空中应用单 一运动部件的脉管制冷机的可行性进行了论证, 并指出: ( 1) 图2　基本型脉管制冷机结构图　　　　　　　图 3　小孔型脉管制冷机结构图 与斯特林制冷机相比, 具有更高的可靠性和更低的代价; (2) 与其他现行的需要储存制冷剂 的制冷机相比, 脉冲管制冷机可以在很大程度上减少质量、降低费用、延长寿命; (3) 脉管制 冷机由于不存在低温运动部件从而提高了寿命, 消除了以前冷头部件的颤动; (4) 脉管制冷 机与 Stirling 制冷机的原理相似, 因此可以从所有的现行太空斯特林制冷机的各种技术中 得到启发。这使得脉管制冷机最终成为大家研究的重点。 本文得到 973 国家重点基础研究发展规划资助项目(G2000026303) 和国家自然科学基金重点资助 ( ) 项目的资助 本文于 2000 年 11 月 15 日收到, 修改稿于 2001 年元月 30 日收到。 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 总第 104 期　　　　　　高成名等: 脉管制冷机结构、理论及实用化等方面的进展　　　　　　　[　 ] 13 图4　双向进气型脉管制冷机结构图　　　　　图 5　多路旁通脉管制冷机结构图 1983 年, 前苏联的M iku lin 博士在热端加入一个小孔和