李裕
,
罗江山
,
易勇
,
朱海峰
,
甘智华
,
吉晓春
,
雷海乐
人工晶体学报
采用真空热压烧结技术将平均晶粒尺寸约为52 nm的纳米铝粉末压制成铝纳米晶体材料.利用透射电镜、X射线能谱、X射线衍射、扫描电镜与综合物性测试仪(PPMS)等分析测试手段,表征了纳米铝粉和铝纳米晶体的结构特征,并研究了低温下铝纳米晶体的比热容(Cnano)随温度(T)的变化关系.研究结果表明:由于表面、晶界等缺陷的影响,铝纳米晶体的低温比热容随温度呈现出明显不同于粗晶的变化规律,其变化关系已不完全遵守德拜T3定律,且呈现出T2.5规律变化.根据纳米晶表面/界面和内部原子对晶格比热容的不同贡献,发现纳米晶相对于粗晶铝的比热容增量在温度80 K左右出现一个峰值.基于铝纳米晶体材料的结构特征和振动模式,本文探讨了产生这些现象的物理机理.
关键词:
铝纳米晶
,
热压烧结
,
低温比热容
孙久策
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邱利民
,
甘智华
,
孙大明
,
方凯
,
刘东辉
,
姜晓
工程热物理学报
为了研究大功率斯特林型脉管制冷机中存在的流动的不均匀性、回热器和脉管内的温度不均匀性、制冷机与压缩机的阻抗匹配等问题，本文基于模拟软件Sage设计制造了一台单级大功率斯特林型脉管制冷机并对其进行了初步试验研究。在60Hz工作频率，充气压力为1．9MPa时，800W输入功率下达到最低无负荷制冷温度56．9K；充气压力为2．0MPa，输入功率为4kW时制冷量为41．2w@77K，与理论模拟结果存在较大差距。实验发现回热器存在严重的温度不均匀性，中部最大温差高达120K。
关键词:
大功率脉管制冷机
,
Sage
,
温度不稳定性
,
温度分布
何永林
,
邱利民
,
甘智华
,
卢杰
,
唐立
,
陈国邦
工程热物理学报
回热器是脉管制冷机的关键部件之一,其效率对脉管制冷机性能有很大影响.铅丸是常见的蓄冷材料,通常用于回热器的低温端.本文测试和分析了不同品质的国产铅丸和进口铅丸对单级G-M型脉管制冷机性能的影响.采用额定功率为6.0 kW的压缩机驱动,使用进口铅丸脉管制冷机最低制冷温度达12.9 K,这是当前单级脉管制冷机达到的最低制冷温度;40 K时的最大制冷量为57.4 W.使用国产铅丸最低制冷温度为13.6 K,40 K时的最大制冷量为55.9 W.本文对低温制冷机蓄冷材料选择具有一定的参考价值.
关键词:
蓄冷材料
,
铅丸
,
脉管制冷
李卓裴
,
甘智华
,
邱利民
,
陈杰
,
蒋彦龙
工程热物理学报
4K温区斯特林型脉管制冷机各级回热器的级联温度不仅决定最末级回热器的效率和性能,同时影响前几级回热器为最末级回热器提供的预冷量.本文基于一台采用两级G-M型脉管制冷机预冷的单级斯特林型脉管制冷机,开展了4K温区斯特林型脉管制冷机回热器各级温位布置方式对4K斯特林型脉管制冷机制冷性能以及第一级和第二级预冷量影响的理论及实验研究,为液氦温区完全斯特林型脉管制冷机的设计提供了重要的参考依据.
关键词:
回热器
,
级间温度
,
高频
,
脉管制冷机
,
液氦温区
董文庆
,
邱利民
,
王超
,
甘智华
工程热物理学报
提高液氦温区脉管制冷机的制冷量对于冷却超导磁体和氦液化具有重要意义。本文将已成功应用于单级脉管制冷机和4 K G-M制冷机模拟的回热器模拟软件REGEN用于液氦温区脉管制冷机二级回热器的模拟。计算结果显示,脉管制冷机在4.2 K的制冷量一定程度上随着二级质量流量的增加而增大。在此基础上,我们在实验中采用不同质量流量的压缩机对第二级进行驱动以对计算结果进行验证。实验结果与计算结果基本吻合。在用单台6.8 kW压缩机同时对第一级和第二级驱动时,制冷机在第一级和第二级分别有20 W@40 K和0 7 W@4.2 K的制冷量。改用双压缩机和双旋转阀分别驱动第一级和第二级（第一级：CP4000,第二级：CP6000）,在制冷机第一级和第二级分别获得20 W@47.5 K和1 1 W@4.2 K的制冷量,总输入电功率为11.7 kW。这是目前分离型二级脉管制冷机获得的最大制冷量。
关键词:
4K
,
脉管制冷机
,
制冷量
,
REGEN
曹强
,
邱利民
,
甘智华
,
俞益波
,
植晓琴
工程热物理学报
斯特林型脉管制冷机结构紧凑、可靠性和效率高,具有广阔的应用前景.为了开展脉管制冷机的工作机理研究,本文进行热力学模拟计算,研制了一台单级斯特林型脉管制冷机.当输入300 W电功时,获得了35.1 K的无负荷温度,在77.0 K提供9.0 W的制冷量,达到了设计目标.结合本文实例,开展了脉管制冷机内部能量流分析,定量给出了制冷机各部分的损失,进而指出了减小损失的途径,为制冷机整机效率的提高奠定了基础.
关键词:
斯特林型
,
脉管制冷机
,
能量流分析
王龙一
,
甘智华
,
吴镁
,
宋豫京
,
朱佳凯
,
赵胜颖
工程热物理学报
在原有单级脉管制冷机的基础上,设计并研制了一台声功回收级联型脉管制冷机.实验结果表明,在输入电功为500 W时,无负荷制冷温度为主级123.3 K,辅级131.0 K,主级制冷量为143.7W@233.0K,辅级制冷量为62.9W@233.0 K,其总和206.6 W@233.0 K,高于相同输入功时单级脉管制冷机的理论模拟值189.6 W@233 K,验证了声功回收方案的可行性,不仅是对回热式低温制冷法在普冷温区实践的一次有益探索,而且为更低温度大制冷量脉管制冷机声功的回收奠定了基础.
关键词:
普冷温区
,
脉管制冷
,
Sage
,
线性压缩机
,
声功回收
植晓琴
,
邱利民
,
甘智华
,
曹强
,
刘旸
工程热物理学报
针对当前低温超导电子、军事及空间探测等对液氦温区紧凑、长寿命、高可靠性制冷技术的需求,设计并研制了一台三级斯特林型脉管制冷机。讨论了制冷机第三级的回热器、脉管、调相机构等相关参数的设计,着重分析了液氦温区回热器长度与温度分布的特殊关系。实验中以He-4为工质,第三级在充压0.91 MPa,频率29.9 Hz,输入电功率100 W的工况下获得了4.97 K的最低无负荷温度,有制冷量25 mW@6 K。该结果首次证明了采用He-4为工质、以三级结构的斯特林脉管制冷机实现液氦温区制冷的可行性。
关键词:
斯特林型脉管制冷机
,
三级
,
液氦温区
孙久策
,
邱利民
,
甘智华
,
张学军
工程热物理学报
本文对一台单级直线型大功率脉管制冷机在80 K温区进行优化研究.该制冷机由一台10 kW线性压缩机驱动,采用小长径比的回热器.本文采用不锈钢丝网和具有更高热导率的紫铜及黄铜丝网混合填充增加径向导热,以降低温度不均匀性带来的损失.通过调整不同的复合填料组合,大幅减少了由环流造成的损失,该制冷机的最低制冷温度由54 K降至47.5 K.同时通过对充气压力和工作频率的优化,在8.9 kW输入功率下,该制冷机在71 K可提供298 W制冷量.
关键词:
大功率脉管制冷机
,
复合填料
,
温度不均匀
,
回热器
孙大明
,
邱利民
,
严伟林
,
陈萍
,
甘智华
工程热物理学报
热声发动机利用热声效应将热能转换为机械能,热能由核心部件加热器提供.加热器在热声发动机的能量传递和转化过程中起着举足轻重的作用.针对热声发动机的工作特点,介绍了一种采用时均流对流换热公式进行热声发动机用加热器设计的方法.基于该方法,设计了一种新型热声发动机用电加热器,并应用于自行研制的大型多功能行波热声发动机试验台.设讣计算和实验结果表明,该加热器能够充分满足热声发动机的加热要求.本文对以振荡流体为特征的换热器设讣具有一定参考价值.
关键词:
热声发动机
,
加热器
,
振荡流体
