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回热式低温制冷机
巨永林
上海交通大学制冷与低温工程研究所
机动大楼412室
******@sjtu.,021-34206532
主要内容
¾ 研究背景和意义
¾ 回热式制冷循环
¾ 回热式低温制冷机
¾ 斯特林制冷机
¾ 脉管制冷机
¾ 热声驱动制冷机
¾ 问题和发展趋势
第一部分:研究背景和意义
LNG
Accelerators Air liquefaction
& Fusion Liquid
Transmission
H
2 lines
1 TJ Vacuum
Large- H2 O cryotraps
size Transformers
FCL
1 GJ
Mid-size Generators
SMES, Mag. Sep.,
SMES
MRI Motors
Cryopumps FCL
Maglev
Bearings Cryosurgery
MRI 1MJ Wireless
Micro-SMES
O2 & CH
H2 ZBO IR ZBO
LTS NbN
electronics Elect. IR IR HTS
SQUIDs
TEMPERATURE (K)
低温制冷技术分类
Joule-Thomson Solid Liquid Supercritical
Stored Gas Stored Cryogen
High pressure Ambient pressure
Ambient temp. Low temperature
Open Cycle
Cryogenic Refrigeration
Closed Cycle
Dynamic Cryocooler Sta ti c
Radiator
Regenerative
Recuperative
Sorption
Joule-pressor
Valves Val veless Brayton
Claude Solid state
Stirling ic
Gifford-McMahon Vuilleumier Thermoelectric
Pulse tube Pulse tube Laser
低温制冷机
获得和维持低温的机械
ƒ 由于简单、方便灵活得到了重视和迅速发展。
它省去了低温液体储运、充注等麻烦,已在很
多方面获得应用
ƒ 机械式制冷,混合工质节流制冷,热声制冷
机,吸附制冷,辐射制冷,半导体制冷,磁制
冷,激光制冷等
低温制冷机应用研究背景
ƒ 国防和军事(红外制导,预警,军事夜视装置,红
外探测器,γ-射线探测仪等)
ƒ 空间技术(卫星遥感遥测,红外探测仪等)
ƒ 资源环境(大气,地质,矿物资源探测,环境检测)
ƒ 商业(低温泵,LNG,磁悬浮,半导体器件,低温光
电子器件,高低温超导器件,超导计算机等)
ƒ 医学(液氧,超导MRI,SQUID磁强计,农业和生物
组织低温保存,器官移植,低温外科等)
ƒ 科研(液氮,液氦杜瓦,低温恒温器,高低温超导
科学仪器,大科学工程中的低温制冷系统等)
低温制冷机应用研究背景(续)
ƒ 空间遥感遥测,高低温超导器件迅速发展的推动
ƒ 空间用小型制冷机起源于60年代美国的太空探测
计划,由于空间飞行器的特殊性,制冷机必须在
可靠性和寿命、效率和能耗、体积和重量、振动
等方面满足严格的飞行器有效载荷的限制
ƒ 适合空间技术用的制冷机只有少数几种,按研
发、应用的时间顺序,主要有:被动式辐射制冷
机、开式及闭式J-T制冷机、Stirling制冷机、
逆Brayton循环制冷机,脉管制冷机
第二部分:回热式制冷循环
¾ 热机(发动机和制冷机)
¾ 热力学原理和工作特点
热机简介
„ 最基本的热机有两类:发动机和制冷机
T H T H
Q H Q H
W W
Engine Refrigerator
Q C Q C
T C T C
(a)发动机(b)制冷机