双级并联机组啊

螺杆并联机组啊

在当今科学技术发展中，低温技术常常起着关键作用。小型低温制冷机作为低温技术的重要分支，其应用遍及气象、军事、航空航天、低温电子学、低温医学等诸多领域。八十年代以来，随着高新技术的迅猛发展，低温制冷机的新应用场合正在不断出现，而以前的应用要求也在不断提高，所有这些都有力地推动了低温制冷机的最新发展。由于缺乏能满足特殊应用要求的合适的低温制冷机，阻碍了许多新技术的推广应用。比如说，如果不是用于冷却超导体的低温制冷机还存在很多问题的话，现在超导电性可能已被广泛应用。

低温制冷机存在的主要问题有：可靠性差、效率低以及尺寸、重量、振动和价格等问题，其中可靠性差一直是影响大多数商业应用的最主要问题。常规的回热式制冷机，如Stirling、 G-M制冷机等，虽然历史悠久，工艺成熟，但却存在可靠性差、振动大等突出问题。造成这些缺馅的症结在于这些制冷机冷腔中均有运动部件，存在密封材料的磨损现象，限制了其不维修时间的进一步提高。虽然人们试图采用各种手段提高其性能，但一直得不到根本解决[2]。应用领域对制冷机可靠性的严格要求与制冷机的实际性能之间的矛盾日益突出。

1963年，美国Gifford和longsworth发明了一种新颖的回热式低温制冷机，命名为脉管制冷机(Pulse Tube Refrigerator)。它由压缩机(压力波发生器)、回热器和脉管等几部分组成。其核心元件脉管单元是一根两端装有换热器的绝热管道，通过进出脉管的气体周期性压缩和膨胀，在脉管冷端获取制冷量。 1967年0iBrord采用无阀压缩机驱动单级脉管制冷机获得165K的低温，同年Longsworth采用有阀压缩机获得124K的最低制冷温度。脉，管制冷机完全消除了冷端的运动部件，不存在密封材料的磨损现象，比常规的回热式制冷机具有更高的可靠性、更小的振动，使彻底解决回热式低温制冷机可靠性差的问题成为可能。

脉管制冷机这些不可替代的优点对低温制冷机来说是十分可贵的。1984年以来，前苏联Mikulin和美国Radebaugh等人对基本型脉管制冷机进行了开创性的改进工作，使这一研究领域呈现出生机勃勃的局面。各种不同型式的脉管单元不断涌现，最低制冷温度不断下降。截止1997年3月底，单级脉管制冷机的最低制冷温度已低达22K，带液氮预冷的二级脉管制冷机达到2.13K，而无任何预冷的多级脉管制冷机也已达到液氦温区。

由于采用了恰当的相移技术，相应提高了系统的制冷系数COP值，目前设计良好的单级脉管制冷机性能已可以和Stirling制冷机相媲美[18]。脉管制冷机特别适合于可靠性、寿命和振动要求极高的空间应用，可望成为Stirling制冷机强有力的竞争对手。美国、日本和中国率先开展了脉管制冷机的空间应用研究工作，目前美国NASA “地球观测计划”中已开始选用脉管制冷机来冷却地球观测卫星上的大气红外探测器，其设计制冷温度为55K效率约为卡诺循环的8%。液氦温区脉管制冷机的基础与应用研究也在加紧进行，如能进一步提高制冷效率，增大在4.2K的制冷量，多级脉管制冷机将成为替代价格昂贵的液氦温区G—M制冷机的首选机种。据不完全统计，现在世界上至少有四、五十个实验室和公司从事脉管制冷机的研究工作，其中有的已经开展应用研究并出售商品脉管制冷机。因此，积极开展脉管制冷机的理论和实验研究工作，不断改进其性能，最终推广应用是低温工程界一项具有深远意义的工作。

基本型脉管(亦称脉冲管)制冷机是1963年首先由吉福特(Gifford)和朗斯沃斯(Longsworth)提出并研制的。最初的制冷流程是由压缩机、切换阀、蓄冷器、负荷换热器、导流器、脉管本体以及脉管封闭端的水冷却器组成的(图4—1)。

1967年朗斯沃斯用直径为19mm，长为319mm的脉管进行实验，其中热端换热器由长为31．8mm的紫铜制成，在高低压分别为2．38MPa和0．56MPa，频率为0．67Hz的情况下，达到最低温度为124K的纪录。

该方案的基本原理是利用高低压气体对脉管空腔的充放气过程而获得制冷效果的。蓄冷器的作用是累积上一次循环所得的冷量，并传递给下一次循环流入气体而使脉管冷端温度逐渐降低下去。其制冷过程如下：

1)高压气体通过被控制的切换阀流经蓄冷器、负荷换热器、导流器而以层状流动形式进入脉管，渐次推挤管内气体向封闭端移动，同时使之受到挤压，压力升高，温度上升，在脉管封闭端气体的温度达到最高值。

2)布设在封闭端的水冷式换热器将热量带走，使管内气体因放热其温度和压力稍有降低。

3)切换阀转动使系统内气体与气源低压侧直接连通，脉管内的气体又以层状流动渐次向气源推移扩张，气体膨胀降压而获得低温。

4)切换阀再次转换，使系统与气源高压侧连通，重复上述循环。

由此可见，基本型脉管制冷机除了压缩气源和切换阀是室温运动部件外，在低温区没有任何运动部件。因此它结构简单、运行可靠，这是其引入注目的主要原因。但是其制冷效率低，故在一个较长时期内没有得到实际的开发和应用。

为了进一步提高脉管制冷机的效率，并且改进性能一获得更低的温度，出现了各种改进的脉管制冷机。如：带小孔和气库的改进型脉管制冷机、双向进气脉管制冷机、压缩功耗散型脉管制冷机、液氮预冷式同轴脉管制冷机和热声驱动式改进型可逆脉管制冷机等等。

脉管制冷机经过进一步的优化设计后，可以在不久的将来实现产品化，将在冷冻医疗、家畜育种、管道输送、太空卫星等方面获得广泛的应用。