高温区大冷量脉管制冷机优化设计与实验特性

摘要

设计了一台名义制冷量为50 W/170 K的大冷量脉管制冷机,采用对置活塞式动磁线性压缩机驱动,冷指的蓄冷器和脉管部件为同轴布置,采用惯性管-气库组合的被动调相机构.根据电磁-机械-声耦合场原理,建立了脉管制冷机动力学模型,对负载下的压缩机特性进行了动态仿真.为达到整机的谐振状态,对压缩机质量-弹簧系统进行了调整.整机质量(不含电控部分)小于12 kg.在230 W输入电功下,能够获得50 W/170 K的制冷性能,电机效率92.7％,整机比卡诺效率16.5％.150～200 K温区范围内制冷机比功(输入电功/制冷量)小于5 W/W,额定输入功下,200 K温区能够获得90 W的最大制冷量,该制冷机可以用于航天大型红外焦平面阵列的冷却,同时为-60～-20℃制冷温区的商业低温冰箱低温冷源的选择提供了参考.