带预冷的4K微小型节流制冷机设计

摘要

本文提出了采用两级Stirlin g型脉冲管制冷机预冷一台单级节流制冷机来获取在航天方面有重要用途的小功率微型4K温区制冷机。对预冷方案进行理论分析并做出合理选择。基于脉冲管制冷机的技术性能及节流效应理论对节流制冷机进行设计。根据节流系统主换热器效率与热端温差及低压侧入口温度的关系,对逆流换热器参数进行最佳选择。对节流循环换热器降温进行编程模拟及对制冷量及消耗功率进行估算,结果为在输入功率30W时,获得0.024W/4.5K的冷量,从而验证设计的合理性及实现液氦温区的可行性。分析二级预冷量及温度对制冷量的影响,以提高预冷性能。本文的设计满足国际对液氦温区制冷机微型化的需要。