一种新型脉冲管制冷设备的分析与应用

　　它的基本运行过程是：当旋转阀阀头转至某一位置时，换热器高压通道与脉冲管接通，高压氦气首先在一级热交换器中与低压氦气换热预冷后进入液氮预冷器，经液氮预冷后进入二级热交换器，进一步与低压氦气换热预冷后进入脉冲管，一段时间后阀头转至某一位置使得高压通道与脉冲管断开，充压过程结束；阀头继续旋转至某一位置使得换热器低压通道与脉冲管接通，脉冲管内气体膨胀制冷，然后依次经由二级热交换器与一级热交换器与高压氦气换热后再进入压缩机，阀头继续旋转从而切断低压通道与脉冲管的连接，膨胀过程结束，这样就构成了一个完整的循环。

　　实验装置整个实验装置可分为三大系统：脉冲管制冷系统、真空系统和测量系统。脉冲管制冷系统，脉冲管制冷系统包括压缩机、脉冲管、间壁式换热器、低温旋转阀、小孔阀、气库及连接管等，试验使用的工质为氦气。下面具体介绍各主要组成部分。

　　（1）压缩机本实验采用的压缩机是信息产业部电子十六研究所生产的C50W型压机，这是在G-M制冷机中常用的有阀氦气压缩机，其输入功率约为2kW，气量为40Nm3/hr.，*高排气压力2.0MPa（过压保护值）。

　　（2）脉冲管脉冲管用á18mm×260mm、壁厚0.2mm的薄壁不锈钢管制成。

　　（3）低温旋转阀低温旋转阀所用电机为北京微电机总厂生产的70LY54型永磁式直流力矩电机来驱动，其额定电流1.26A，额定电压48V，*大空载转速900r/min，*小转矩0.637N.m.制冷机的运行频率变化通过调节直流电机的输入电压来控制。其他各部件均为我们自行设计加工的。

　　因旋转阀工作在低温区，为了减少轴向漏热损失，用一根经过校直的薄壁不锈钢管。低温旋转阀阀头和阀座的结构，阀头因其工作环境的需要，采用耐磨的黑四氟材料，阀座用不锈钢制成，它们之间主要靠进排气的高低压压差（此外还有弹簧的预紧力）压在一起，以防止高低压之间串气。这样的结构存在一定的缺点，使得阀头旋转时不可避免地会产生摩擦热。由于旋转阀布置在制冷机的低温部分，进出脉冲管的氦气必须经过阀头，摩擦热将由制冷气体带走，这样就会消耗制冷量，从而影响制冷机的性能。

　　低温旋转阀运行时会在这种制冷机的脉冲管冷端产生一种比较特殊的情况。在使用回热器的脉冲管制冷机中脉冲管冷端在制冷机运行过程中始终有气流进出；而在这种脉冲管制冷机中当阀头所处的位置使得脉冲管既不与高压也不与低压接通时，此时脉冲管冷端流量为零，因此造成了工质流动的不连续性，这也势必会对制冷机的性能产生不良影响。