SZX4000型斯林特林制冷器.pdfVIP

第五届全国超导薄膜和超导电子器件学术会议论文集 SZX4000型斯特林制冷器 镇松林 杜彬 胡兆穗青謇茜 (台肥低温电子研究所．台肥230043) 【攘要】本文舟绍我所研制的4w／OOK整体式斯特林制冷器．它适用于超导游波嚣、超导延迟缱等组 件，并已成功地应用于上述组件的研制工作中，同时亦适用于高沮超导、低温物性测试等顿域．按等 · 温模型简速热力设计的机理及方法、制冷器的同轴结构、制狰暑性能特性并进行分析讨论．同时介绍 ’ 输入功率：140W(28V／Dc)；量低温度：30K： 关t词；整体式斯特林制降器斯特韩制冷循环 l 引言 该制冷器属大于2w的整体式斯特林制冷器，适用于超导滤波器，超电延迟线等组件， 另外还适用于高温超导研究及应用的其它领域驵及低温物性测试等领域。这种制冷器在 科研中有较多的用处，倒如：用于测定低温红外光谱，低温拉曼光谱，用于研究半导体 材料的深能级瞬态谱等等．有较广阔的市场。 2机理及结构介绍Ⅲ 2．1机理介绍 该制冷器采用斯特林制冷循环原理，按照等温模型进行热力设计．制冷循环由两个 等温过程和两个等容过程组成，采用He气作为工质，循环的工作过程如图l。 P S 图1P—v圈及T—s图 在压缩腔中完成对工质的等温压缩过程1—2，压缩热经散热器散失。在冷腔中完 成工质的等温膨胀过程k_4，产生一定冷量。工质的定容放热过程扛≈和定容吸热过 程4一一1是在高效率的回熟器中完成。上述四个过程构成一个热力循环。冷腔中压力和 ·本文于2000年6月12日收到． 6 镇松林：szx4000型斯特林制冷器 位移的相位角是非常关键的参数，它是由驱动压缩活塞和推移活塞的曲轴相角来保证 的． 制冷器冷腔的制冷量为： Q。=芋r。V。#挣w， (1) 式中：．n一一 曲轴转速r／min Pay一一系统平均压力Ntm2 ％…冷腔最大容积m3 e一一一最小压力相角 5一一一压力参数 考虑到实际循环中存在各种冷量损失(回热损失、流阻损失、轴向导热损失等)之 和蜀‰．制冷器实际制冷量： Qc。fl=Qc口一∑QD (2) 2．2结构介绍： 制冷器由旋转电机、两个气缸、两个活塞，散热器和回热器等组成．采用同轴压缩活塞 —推移活塞布置方案，制冷器的外形尺寸和产品照片见图2、图3。 皿 曩 7 吲 心 l h昌 × 瑚 o 唧 I严 西 240 圈2索j狰墨外形尺寸 图3产品照片 3性能特性介绍分析醢3 3．1制冷温度及制冷量测试方法 镇拾林：SZX4000型斯特林匍降霉 制冷温度由安氧于冷头上的铑铁温度计，通过数字万用表显示数值，对照铑铁温度 计分度表查得。测试制冷器的最低温度为28K。 制冷量铡试采用热平衡方法，在制冷器冷头上安装一只阻值约100f2的加热片，加 载后15分钟温度稳定下来，此时的加热量就是该温度下制冷器的制冷量。测试方法见 囤4． 黢苎魔计