G-M制冷机

摘要： 设计研制了一套基于G-M制冷机的常压常温氢气直接液化的小型装置,包括液氢杜瓦、正仲转换装置、供气系统、液氢输送系统和测量系统等,提出了微正压氢液化工艺方法,制定了氢操作流程工艺及安全防护措施,并开展了实验测试。实验结果表明,该氢液化方案是可行且有效的,该装置是安全可靠的。在压力为162 kPa时,该小型氢液化装置的氢气液化速率可达到0.585 L/h。同时,该装置具备一边液化,一边加注供液的功能,满足科学实验连续使用的要求。

摘要： 在高温超导电缆低温系统中采用GM制冷机可插拔结构,可实现在系统不停机条件下整机的简易更换及拆卸维修。对可插拔结构的低温系统进行设计并分析计算漏热,以提高真空低温环境下系统的传热性能,减小制冷机与待冷却物体间的传热温差。通过实验研究了不同制冷温度以及不同预紧力矩的条件下传热温差的变化,探究了在接触面添加铟片对传热性能的提升作用。实验结果表明,70 K温区固定加载255 W热负载条件下,随着预紧力矩的增加,传热温差逐渐减小,在力矩为10 N·m时,温差仅为0.82 K。在预紧力矩较小时,添加铟片对降低传热温差有比较明显的效果,铟片厚度的影响相对较小。

摘要： 为了在工程实际应用中将制冷机冷头温度波幅抑制到10 mK以下,课题组基于热阻法在制冷机冷头和测温铜块之间增加不锈钢(热阻)来抑制其温度波动.以吉福德-麦克马洪循环制冷机(GM制冷机)为冷源搭建了温控实验台,对不同厚度和叠片方式的不锈钢片的抑制效果进行实验研究和定量分析.研究表明:在3～4K温区随着总传热热阻的增加,测温铜块温度波动随之减小,温差增大.对本实验对象及工况而言,采用10片1 mm厚度的不锈钢片可实现在冷头温度3.31 K时,测温铜块温度波幅可降低至8 mK,此时测温铜块和冷头温差为102 mK.

摘要： 基于G-M制冷机设计搭建了一套低温温度计自动标定系统,该标定系统通过温控仪和PLC编程完成自动化控温、数据的记录处理以及数据输出等一体化的标定流程.将经过国外标定的硅二极管半导体温度计作为标准温度计,利用比较分度的方法对PN结温度计进行了标定.在获得温度特性曲线的同时进行了误差分析,发现该系统不仅可以在4.2～100 K低温温区达到较高的标定精度,同时系统的自动化使标定时长缩短,标定效率提高.

摘要： 为了研究大冷量、大质量流G-M制冷机中冷端换热器结构对制冷机性能的影响,研究制冷机换热效率及制冷性能与冷端换热器结构的内在变化规律,为冷端换热器设计提供参考,本文建立了G-M制冷机冷端换热器计算模型,提出了一种增大换热面积的结构,并搭建实验台进行了实验测试验证.研究结果表明,冷端换热器的间隙厚度存在一个最优值,间隙长度在30 mm左右时制冷机的制冷性能较好;通过将换热器平面结构变为凸台结构,有效提高了制冷机在70 K温度下的制冷量.本研究对研制大冷量G-M制冷机具有指导意义.

摘要： 对液氢温区基于铅蓄冷的温控装置进行了设计与实验研究.使用冷头温度波动抑制的一维传热方程,讨论了不同材料的衰减比对冷头温度波动抑制效果的影响.搭建了一个液氢温区使用固体铅进行蓄冷以抑制制冷机温度波动的装置.温度抑制实验结果表明,在20 K时,铅蓄冷装置可将制冷机二级冷头温度波动由±300 mK降低到±0.45 mK.实验结果表明,在液氢温区,使用固体介质作蓄冷介质,能够有效地抑制制冷机二级冷头的温度波动.

摘要： 为满足高温超导电缆等超导应用的冷量需求,以250 W@70 K制冷量为研究目标,对G-M冷头回热器进行了设计优化及实验研究.采用数值模拟软件Regen分析了回热器结构尺寸、冷端质量流量以及蓄冷填料填充方式对制冷性能的影响.基于回热器设计参数,加工了一台样机并搭建了实验测试平台,测试结果表明,此单级G-M制冷机可以获得23.5 K的最低温度,70 K时可获得243 W的制冷量.

摘要： 将铜和不锈钢材料制作成Φ646mm×1175mm大口径低温超导磁体复合骨架,骨架两端设计有传热热桥.选用1.5W@4.2K的G-M制冷机作为冷源,采用高导热的无氧铜编织带作为制冷机二级冷头和传热热桥之间的柔性连接件,来实现柔性传热.经过124h后,实现了低温超导磁体系统的冷却.超导磁体闭环运行后,磁场强度达到设计值,均匀区内不均匀度优于指标要求.%Copper and stainless steel were used to make a composite skeleton of a Φ646mm x 1175mm large caliber cryogenic superconducting magnet,heat bridges were designed at both ends of the skeleton.A 1.5W@4.2K G-M refrigerator was using for cold source.The oxygen-free copper braided belt with high thermal conductivity was using for the heat transfer bridge betweenthe refrigerator and two-stage cold head,to achieve flexible heat transfer.After 124h cooling time,the low-temperature superconducting magnet system was cooled.After the current of the superconducting magnet was closed ioop,the strength of the megnetic field could reach the design value,and the uniformity in the homogeneous region was better than the index requirements.

摘要： 以氦气作为冷媒, 利用G-M制冷机作为冷源, 可实现室温至-269°C (4.2K) 全范围内的低温环境.将其与常规材料拉伸试验机相结合, 建立了金属材料深冷低温拉伸测试系统.解决好深冷环境下试验系统的密封与漏热问题, 是实现低温拉伸测试的关键技术环节.在-196°C (77K) 以上温度区间, 采用液氮辅助预冷的方法, 可显著提高系统的降温速率, 相比于常规直接以液氮或液氦为冷源的制冷方式, 利用制冷机制冷进行低温拉伸测试的方法, 不仅适用温度范围广, 且可极大地降低试验成本, 兼具实用性与经济性.%A testing system was developed for tensile test of metallic materials in the whole range from ambient temperature to-269°C (4. 2 K). The low temperature environment was created with G-M refrigerator as cooling source and gas helium as coolant. The key to realize cryogenic temperature environment was good system sealing and reducing the heat loss to the surroundings. In the temperature range above-196°C (77 K), the system cooling rate can be significantly accelerated by pre-cooling with liquid nitrogen. Creating low temperature environment with G-M refrigerator is more practical and economical than the conventional refrigeration ways, such as using liquid nitrogen or helium as the cold source. It gets broad test temperature range, but needs less liquid helium, which is rare and expensive.

摘要： Based on research and application requirements of superconducting wire, a set of test equipment to study the critical current attenuation law of superconducting materials under force-electric-magnetic-thermal coupling was designed and used to develop further exploration and physical mechanism and promote its engineering application. The device could be used for superconducting material performance tests in the range of 10 ～ 300 K, 0 ～ 600 A, 1000 N, 0 ～ 5 T.%基于超导线材的研究及应用需求, 为进一步探索其物理机理及推进其工程应用, 设计研制了一套用于超导材料在力-电-磁-热耦合作用下, 其临界电流衰减规律的测试设备.该设备可实现在10～300K、0～600A、1000N、0～5T范围内的超导材料性能测试.

摘要： 针对量子通信用超导单光子探测低温系统的要求,研制了小冷量极低温GM制冷机和风冷压缩机,研制成功的GM制冷机无负载最低制冷温度可达2.12K,并以此搭建了用于超导单光子探测的低温系统.测试了使用不同种类、不同直径同轴电缆线时样品台的最低温度和使用不同材料热沉时样品台的温度波动.实验结果表明,使用0.86mm直径的黄铜同轴电缆线,样品台的最低温度为2.17K,仅比无负载最低制冷温度高了0.05K;使用不锈钢作为抑制温度波动的热沉材料可以在不影响温度和降温时间的情况下获得理想的效果.

摘要： 针对量子通信用超导单光子探测低温系统的要求,研制了小冷量极低温GM制冷机和风冷压缩机,研制成功的GM制冷机无负载最低制冷温度可达2.12K,并以此搭建了用于超导单光子探测的低温系统.测试了使用不同种类、不同直径同轴电缆线时样品台的最低温度和使用不同材料热沉时样品台的温度波动.实验结果表明,使用0.86mm直径的黄铜同轴电缆线,样品台的最低温度为2.17K,仅比无负载最低制冷温度高了0.05K;使用不锈钢作为抑制温度波动的热沉材料可以在不影响温度和降温时间的情况下获得理想的效果.

摘要： 针对量子通信用超导单光子探测低温系统的要求,研制了小冷量极低温GM制冷机和风冷压缩机,研制成功的GM制冷机无负载最低制冷温度可达2.12K,并以此搭建了用于超导单光子探测的低温系统.测试了使用不同种类、不同直径同轴电缆线时样品台的最低温度和使用不同材料热沉时样品台的温度波动.实验结果表明,使用0.86mm直径的黄铜同轴电缆线,样品台的最低温度为2.17K,仅比无负载最低制冷温度高了0.05K;使用不锈钢作为抑制温度波动的热沉材料可以在不影响温度和降温时间的情况下获得理想的效果.

摘要： 针对量子通信用超导单光子探测低温系统的要求,研制了小冷量极低温GM制冷机和风冷压缩机,研制成功的GM制冷机无负载最低制冷温度可达2.12K,并以此搭建了用于超导单光子探测的低温系统.测试了使用不同种类、不同直径同轴电缆线时样品台的最低温度和使用不同材料热沉时样品台的温度波动.实验结果表明,使用0.86mm直径的黄铜同轴电缆线,样品台的最低温度为2.17K,仅比无负载最低制冷温度高了0.05K;使用不锈钢作为抑制温度波动的热沉材料可以在不影响温度和降温时间的情况下获得理想的效果.

摘要： 针对量子通信用超导单光子探测低温系统的要求,研制了小冷量极低温GM制冷机和风冷压缩机,研制成功的GM制冷机无负载最低制冷温度可达2.12K,并以此搭建了用于超导单光子探测的低温系统.测试了使用不同种类、不同直径同轴电缆线时样品台的最低温度和使用不同材料热沉时样品台的温度波动.实验结果表明,使用0.86mm直径的黄铜同轴电缆线,样品台的最低温度为2.17K,仅比无负载最低制冷温度高了0.05K;使用不锈钢作为抑制温度波动的热沉材料可以在不影响温度和降温时间的情况下获得理想的效果.

摘要： 采用4.2K级小型低温制冷机作为冷源,可以将低温超导磁体冷却至5K以下,使得超导磁体处在临界温度以下,从而实现无电阻运行.采用传导冷却的形式冷却超导磁体,具有系统结构简单等优点.本文讲述了一套采用单台1.5W@4.2K的制冷机作为冷源的低温超导磁体系统,其中超导磁体由三组线圈对组成,使用NbTi线绕制.系统自常温开机运行,约60小时后,超导磁体降温至4K,进入超导状态,可进行加电实验.当电流加载至70A后,中心磁场强度达到4.26T,达到设计要求.

摘要： 采用4.2K级小型低温制冷机作为冷源,可以将低温超导磁体冷却至5K以下,使得超导磁体处在临界温度以下,从而实现无电阻运行.采用传导冷却的形式冷却超导磁体,具有系统结构简单等优点.本文讲述了一套采用单台1.5W@4.2K的制冷机作为冷源的低温超导磁体系统,其中超导磁体由三组线圈对组成,使用NbTi线绕制.系统自常温开机运行,约60小时后,超导磁体降温至4K,进入超导状态,可进行加电实验.当电流加载至70A后,中心磁场强度达到4.26T,达到设计要求.

摘要： 采用4.2K级小型低温制冷机作为冷源,可以将低温超导磁体冷却至5K以下,使得超导磁体处在临界温度以下,从而实现无电阻运行.采用传导冷却的形式冷却超导磁体,具有系统结构简单等优点.本文讲述了一套采用单台1.5W@4.2K的制冷机作为冷源的低温超导磁体系统,其中超导磁体由三组线圈对组成,使用NbTi线绕制.系统自常温开机运行,约60小时后,超导磁体降温至4K,进入超导状态,可进行加电实验.当电流加载至70A后,中心磁场强度达到4.26T,达到设计要求.

摘要： 针对量子通讯领域,介绍小型、低功耗液氦温区GM制冷机研制情况.通过热力计算、结构设计、蓄冷材料的优化使其达到液氦温区.实验表明,当输入电功功耗为765W,最低温度平均达到2.67K,在4.2K时获得75mW的冷量;采用自主研制的2.5HP压缩机,增大输入功耗后,该制冷机最低温度降至2.12K,同时可获得280mW@4.2K的制冷性能.

摘要： 针对量子通讯领域,介绍小型、低功耗液氦温区GM制冷机研制情况.通过热力计算、结构设计、蓄冷材料的优化使其达到液氦温区.实验表明,当输入电功功耗为765W,最低温度平均达到2.67K,在4.2K时获得75mW的冷量;采用自主研制的2.5HP压缩机,增大输入功耗后,该制冷机最低温度降至2.12K,同时可获得280mW@4.2K的制冷性能.

摘要： GM制冷机(10)具备：第1冷头(14a)，其具备能够沿轴向往复移动的第1置换器(20a)、沿轴向驱动第1置换器(20a)的第1驱动活塞(22a)及容纳第1驱动活塞(22a)的第1驱动室(28a)；第2冷头(14b)，其具备能够沿轴向往复移动的第2置换器(20b)及容纳第2置换器(20b)的第2缸体(26b)；第1进气阀(V1)，其连接于第1驱动室(28a)及第2缸体(26b)这两者，从而向第1驱动室(28a)和第2缸体(26b)同时供给工作气体；及第1排气阀(V2)，其连接于第1驱动室(28a)及第2缸体(26b)这两者，从而从第1驱动室(28a)和第2缸体(26b)同时回收工作气体。

摘要： 本发明公开了一种低温制冷机阀组及GM型脉管制冷机，包括一级小孔阀、一级双向进气阀I、一级双向进气阀II、二级小孔阀、二级双向进气阀I以及二级双向进气阀II，还包括阀门体，所述一级小孔阀、一级双向进气阀I、一级双向进气阀II、二级小孔阀、二级双向进气阀I以及二级双向进气阀II均固定在阀门体上，同时所述阀门体上设有将各阀门对应接口连通的流道。本发明的4K低温制冷机阀组通过工作流体通道的紧凑设计，使得由阀门流量和相位调节更精密，减少工作流体流动的阻力，因而PV功损失降低，能够在一定程度上提高小功率4K低温制冷机的；使得制冷机的热端不需要焊接，实现流体的压力密封；使得阀门总体、热端换热器、压力传感器的设置更简单。

摘要： 本发明提供一种蓄冷工作气体的寒冷的氦冷却式蓄冷器，其特征在于，其沿着所述工作气体流通的温度梯度方向具有至少2个容纳有作为蓄冷材料的氦气的容纳空间，第1容纳空间配置在高温侧区域，该蓄冷器工作时，容纳压力为P1的蓄冷材料，第2容纳空间配置在低温侧区域，该蓄冷器工作时，容纳压力为P2的蓄冷材料，压力P1大于压力P2，容纳在所述第1容纳空间中的蓄冷材料的压力为P2时，与蓄冷材料的压力为P1时相比，蓄冷材料的比热减小，容纳在所述第2容纳空间中的蓄冷材料的压力为P1时，与蓄冷材料的压力为P2时相比，蓄冷材料的比热减小。

摘要： 本发明提供一种氦冷却式蓄冷器、GM制冷机及脉冲管制冷机，其对工作气体的寒冷进行蓄冷，其特征在于，其具有工作气体流通的第1区段和容纳作为蓄冷材料的氦气的第2区段，所述第2区段与连接于氦源的蓄冷材料用配管连接。

摘要： GM制冷机(10)具备：第1冷头(14a)，其具备能够沿轴向往复移动的第1置换器(20a)、沿轴向驱动第1置换器(20a)的第1驱动活塞(22a)及容纳第1驱动活塞(22a)的第1驱动室(28a)；第2冷头(14b)，其具备能够沿轴向往复移动的第2置换器(20b)及容纳第2置换器(20b)的第2缸体(26b)；第1进气阀(V1)，其连接于第1驱动室(28a)及第2缸体(26b)这两者，从而向第1驱动室(28a)和第2缸体(26b)同时供给工作气体；及第1排气阀(V2)，其连接于第1驱动室(28a)及第2缸体(26b)这两者，从而从第1驱动室(28a)和第2缸体(26b)同时回收工作气体。

摘要： 本发明公开了一种低温制冷机阀组及GM型脉管制冷机，包括一级小孔阀、一级双向进气阀I、一级双向进气阀II、二级小孔阀、二级双向进气阀I以及二级双向进气阀II，还包括阀门体，所述一级小孔阀、一级双向进气阀I、一级双向进气阀II、二级小孔阀、二级双向进气阀I以及二级双向进气阀II均固定在阀门体上，同时所述阀门体上设有将各阀门对应接口连通的流道。本发明的4K低温制冷机阀组通过工作流体通道的紧凑设计，使得由阀门流量和相位调节更精密，减少工作流体流动的阻力，因而PV功损失降低，能够在一定程度上提高小功率4K低温制冷机的；使得制冷机的热端不需要焊接，实现流体的压力密封；使得阀门总体、热端换热器、压力传感器的设置更简单。

摘要： 本发明提供一种氦冷却式蓄冷器、GM制冷机及脉冲管制冷机，其对工作气体的寒冷进行蓄冷，其特征在于，其具有工作气体流通的第1区段和容纳作为蓄冷材料的氦气的第2区段，所述第2区段与连接于氦源的蓄冷材料用配管连接。

摘要： 本发明提供一种蓄冷工作气体的寒冷的氦冷却式蓄冷器，其特征在于，其沿着所述工作气体流通的温度梯度方向具有至少2个容纳有作为蓄冷材料的氦气的容纳空间，第1容纳空间配置在高温侧区域，该蓄冷器工作时，容纳压力为P1的蓄冷材料，第2容纳空间配置在低温侧区域，该蓄冷器工作时，容纳压力为P2的蓄冷材料，压力P1大于压力P2，容纳在所述第1容纳空间中的蓄冷材料的压力为P2时，与蓄冷材料的压力为P1时相比，蓄冷材料的比热减小，容纳在所述第2容纳空间中的蓄冷材料的压力为P1时，与蓄冷材料的压力为P2时相比，蓄冷材料的比热减小。

摘要： 一种制冷机系统(1)的制冷机控制装置(50)，该制冷机系统具备：涡轮制冷机(11)，具备通过马达(72)进行旋转的压缩机(60)；操作盘(20)，安装于涡轮制冷机(11)，进行该涡轮制冷机(11)的操作及状态显示；及起动盘(20)，向马达(72)供给电源，并启动该马达(72)，其中，起动盘(10)相对于基于涡轮制冷机(11)的起动指令，开始向压缩机(60)的马达(72)的电源供给且使其启动，并向涡轮制冷机(11)输出起动应答及起动结束信号，在涡轮制冷机(11)停止之后，继续输出有起动应答和/或起动结束信号的情况下，向操作盘(20)输出异常状态。

摘要： 本实用新型公开了一种低温制冷机阀组及GM型脉管制冷机，包括一级小孔阀、一级双向进气阀I、一级双向进气阀II、二级小孔阀、二级双向进气阀I以及二级双向进气阀II，还包括阀门体，所述一级小孔阀、一级双向进气阀I、一级双向进气阀II、二级小孔阀、二级双向进气阀I以及二级双向进气阀II均固定在阀门体上，同时所述阀门体上设有将各阀门对应接口连通的流道。本实用新型的4K低温制冷机阀组通过工作流体通道的紧凑设计，使得由阀门流量和相位调节更精密，减少工作流体流动的阻力，因而PV功损失降低，能够在一定程度上提高小功率4K低温制冷机的；使得制冷机的热端不需要焊接，实现流体的压力密封；使得阀门总体、热端换热器、压力传感器的设置更简单。