当前位置:首页 >> 出版物 >> 简报

 
    首页 * 出版物 * 简报

    深度制冷机热过程研究解决我国微型制冷技术中的关键问题

    日期 2001-10-18   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

    ——我自行研制的脉冲管制冷机可替代西方国家限制向我出口的、武器系统急需的斯特林制冷器   本文提要:2001年5月29日由中国科学院理化技术研究所为负责单位,浙江大学、西安交通大学参与完成的国家自然科学基金重点项目“深度制冷机热过程研究”通过了结题验收。该项目所取得的重要成果,为进一步在我国实现微型制冷机的实用化和国产化打下了良好的基础,使我国脉冲管制冷机研究在国际上的地位得到公认,获得了两项国家级奖励。   微型制冷技术是随着低温电子学的兴起而发展起来的一门高技术,主要是为低温电子器件和其它低温应用场合提供制冷器。它起源于二十世纪五十年代美国的太空探索计划,在军事方面率先用于红外探测和导弹的红外制导装置,目前在民用方面也已开始应用。在液氮温区工作的器件主要是红外器件,特别是近年快速发展的高温超导的强电和弱电器件,其制冷器的研制是实用化的关键技术之一。我国目前武器系统急需的红外跟踪器中的制冷器为分置式斯特林制冷器,是西方国家限制向我国出口的关键部件。随着红外跟踪器的定型和批量生产,红外探测器组件国产化是必需的。气象和资源卫星中的红外遥感所采用的长寿命机械制冷技术是当前需要解决的问题。   针对国家的需求,中科院理化技术研究所低温中心多年来从事脉冲管制冷机等微型制冷技术的研究与开发工作,得到了国家自然科学基金委的长期支持,“深度制冷机热过程研究”就是国家自然科学基金重点资助项目,该项目的研究成果为进一步实现微型制冷机的实用化奠定了坚实的基础。   中科院理化所低温中心研制的液氮温区脉冲管制冷研究紧密结合高频微型同轴制冷机应用目标,取得了以下成果:在国际上首先用实验方法发现双向进气脉冲管制冷机中存在直流现象和抑制机理、在阻力元件分析和实验研究等方面都得出一些国际上创新的结果;多路旁通流程方案获中、美、日三国发明专利,还被美国宇航局作为重要研究方向;获得的交变流动阻力系数已用于高频系数型脉冲管制冷机的设计计算,得到了初步验证;在国际上首次采用对称或非对称喷嘴作为阻力控制元件,使制冷性能及其稳定性得到很大提高;成功研制了一台具有国际先进水平的红外探测器用脉冲管制冷机试验样机,现已完成总装备部九五脉冲管制冷机预研任务和在常规武器中可使用的红外器件冷却脉冲管制冷机的实验样机,取得良好的效果。此外,对液氦温度的三级脉管制冷机进行了改进研究,分析了造成脉管温度反常的原因,首次在国际上采用双小孔调相法,改善了脉管上的温度分布,用二级制冷获得了3.1K的低温,实现了多级脉管制冷的新突破。该项工作获第二十届国际制冷大会林德奖。研究者还进行了采用混合工质的脉管制冷性能的实验研究和理论预测,观察到的63K附近温度平台,为高温超导器件的应用提供了依据。   在吉福德-麦克马洪(G-M)循环式制冷机的研究过程中,考虑了实际过程,在整机数值模拟及对内部过程分析、低温下的各种能量损失、各种参数对性能影响等方面做了深入研究,其理论和实用价值得到国际低温学者的公认,采用该理论进行设计原则所研制的双级G-M制冷机,最低温度达2.6K,达到国际先进水平。制冷机的应用研究(如冷却超导磁体等)也取得了很好的效果。该部分研究工作已经通过了中国科学院组织的鉴定。   现在,用脉冲管制冷机替代西方国家限制进口的斯特林制冷器作为红外器件冷源已成为可能。脉冲管制冷机的研究工作获1999年度国家发明三等奖和国家自然科学四等奖各一项。另外,由于我国学者在脉冲管制冷技术研究方面获得的成就,我国脉冲管制冷机研究在国际上的地位也得到公认。目前国际上重要的低温工程大会,都有数量较多的海内外中国学者参加,提供对脉冲管制冷技术研究有重要参考价值的报告。



版权所有:国家自然科学基金委员会 京ICP备05002826号 文保网安备1101080035号