气体轴承斯特林制冷机研究进展

摘要

气体轴承斯特林制冷机是相同制冷量下体积最小、重量最轻、效率最高和可靠性最高的制冷机.为了满足高温超导器件、光学器件冷却、小型液氮系统等系统对斯特林制冷机需求,开展了5W@77K、10W@77K、15W@77K和30W@80K气体轴承斯特林制冷机研究,先后进行了初样样机、正样样机、鉴定批次验证以及第三方检验测试等阶段,实现了气体轴承斯特林制冷机的谱系化和产品化.在环境温度为23±2°C、风冷散热的条件下,5W气体轴承斯特林制冷机可获得5.40W@77K的制冷量,输入功率为89.1W,制冷系数为6.06％,制冷机的重量仅为2.1kg,冷量重量比为2.57W/kg;10W气体轴承斯特林制冷机获得10.71W@77K的制冷量,输入功率为169.5W,制冷系数为6.32％,制冷机的重量仅为3.1kg,冷量重量比为3.45Wkg;15W气体轴承斯特林制冷机获得15.89W@77K的制冷量,输入功率为240.2W,制冷系数为6.62％,制冷机的重量仍然与10W@77K制冷机一致(仅为3.1kg),冷量重量比为4.61W/kg;30W气体轴承斯特林制冷机获得30.87W@80K的制冷量,输入功率为454.4W,制冷系数为6.79％,该制冷机的重量仅为7.3kg,冷量重量比为4.23W/kg.为了满足工程化应用的要求,制冷机在环境适应性、工艺固化、可靠性方面进行大量的提升和验证工作,通过了国军标要求的环境适应性和可靠性测试,解决了工程化应用中的各种问题.