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新型液氦温区热声驱动制冷系统研究

工程热物理学报 2023年第4期44卷 886-893页

作者：迟佳欣徐静远陈六彪周远罗二仓中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 帝国理工学院化学工程系伦敦SW72AZ

提出一种采用气液耦合谐振子的新型热声驱动制冷系统,理论上首次实现液氦温区制冷。模拟结果显示,系统最低无负荷制冷温度达到5.9 K,为目前热声制冷系统的最低记录。本文首先基于数值模拟优化了新型热声制冷系统结构参数;然后,分别揭示... 详细信息

提出一种采用气液耦合谐振子的新型热声驱动制冷系统,理论上首次实现液氦温区制冷。模拟结果显示,系统最低无负荷制冷温度达到5.9 K,为目前热声制冷系统的最低记录。本文首先基于数值模拟优化了新型热声制冷系统结构参数;然后,分别揭示了系统内部关键参数的沿程分布以及热力学性能的影响规律。本研究填补了热声制冷技术应用于液氦温区的空白,有望为航天、低温电子器件及氢能源利用等领域中的新型热驱动制冷机奠定理论基础。

关键词：热声热声发动机热声制冷液氦温区气液耦合

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活性炭吸附氦气式回热器的吸附特性研究

工程热物理学报 2022年第2期43卷 285-289页

作者：席肖桐杨彪陈六彪周远王俊杰中国科学院低温工程学重点实验室(理化技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049

回热式低温制冷机在空间探测和地面实验中都有重要应用,但是在液氦温区工质氦气的体积比热容高于目前几乎所有的蓄冷材料,导致回热器效率低下。直接使用活性炭吸附一部分工质氦气作为蓄冷填料是一种潜在的解决方案。基于4∼10 K温度区... 详细信息

回热式低温制冷机在空间探测和地面实验中都有重要应用,但是在液氦温区工质氦气的体积比热容高于目前几乎所有的蓄冷材料,导致回热器效率低下。直接使用活性炭吸附一部分工质氦气作为蓄冷填料是一种潜在的解决方案。基于4∼10 K温度区间内吸附量的实验数据,建立了低温动态吸附计算模型,分析了液氦温区动态吸附特性对回热器性能参数的影响。结果表明,高频、低温、高压和较小的相位差有利于减小温度波动,提高回热器效率。

关键词：低温回热器活性炭低温吸附回热式制冷机

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定容条件下生物低温保存研究进展

中国生物工程杂志 2022年第1期42卷 119-127页

作者：赵远恒郭嘉陈六彪王俊杰中国科学院低温工程学重点实验室中国科学院理化技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

低温能降低生物体内生化反应速率,延长生物活性时间。为了避免传统常压冷冻保存过程中冰晶的产生对生物组织造成的破坏,Dr.Rubinsky提出2种在定容条件下对生物体进行低温保存的方法。一种方法是isochoric freezing(译作"定容冷冻"或"等... 详细信息

低温能降低生物体内生化反应速率,延长生物活性时间。为了避免传统常压冷冻保存过程中冰晶的产生对生物组织造成的破坏,Dr.Rubinsky提出2种在定容条件下对生物体进行低温保存的方法。一种方法是isochoric freezing(译作"定容冷冻"或"等容冷冻"),通过利用等容腔体内部分液体发生凝固,产生的冰膨胀所带来的压力来降低剩余液体的凝固点温度,而生物材料以过冷态保存在剩余液体内,不存在冰晶损伤。另一种方法是定容过冷保存,通过利用整个等容腔体内部系统处于过冷态,从而使生物材料处于过冷态也不存在冰晶损伤。主要对定容冷冻和定容过冷两种保存方法的原理、应用和研究进展进行综述,并展望了定容低温保存技术未来的研究方向。

关键词：冷冻保存过冷保存定容冷冻定容过冷冰物理

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19.3K单级高频脉冲管制冷机的实验研究

工程热物理学报 2012年第7期33卷 1119-1121页

作者：金海朱文秀王俊杰周远陈六彪中国科学院低温工程学重点实验室(理化技术研究所) 北京100190 中国科学院研究生院北京100049

本文介绍了小型台式20 K低温制冷机的最新研究进展。该研究的目标是提供结构简单、运行可靠、振动和噪声小的小型台式制冷机。现在已经研制了一台单级高频多路旁通型脉冲管制冷机,并在其基础上开展了实验研究。目前,该制冷机在200 W输... 详细信息

本文介绍了小型台式20 K低温制冷机的最新研究进展。该研究的目标是提供结构简单、运行可靠、振动和噪声小的小型台式制冷机。现在已经研制了一台单级高频多路旁通型脉冲管制冷机,并在其基础上开展了实验研究。目前,该制冷机在200 W输入功率时无负荷最低温度19.3 K,在38 9 K提供1 W的制冷量,能够满足一些用户对于20 K温区的需求。

关键词：多路旁通单级高频双向进气

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热压缩机驱动的脉冲管制冷机实验研究

工程热物理学报 2013年第7期34卷 1221-1224页

作者：季伟王俊杰周远薛小代陈六彪朱文秀中国科学院低温工程学重点实验室(理化技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049

本文介绍了一种新型热压缩机驱动的能获得液氮温区温度的脉冲管制冷机的实验研究结果.其是一种外燃加热式热能驱动的制冷机,可直接利用太阳能、工业余热或矿物燃料等的热能转换成压力波动驱动制冷机工作,具有结构简单紧凑、振动低、运... 详细信息

本文介绍了一种新型热压缩机驱动的能获得液氮温区温度的脉冲管制冷机的实验研究结果.其是一种外燃加热式热能驱动的制冷机,可直接利用太阳能、工业余热或矿物燃料等的热能转换成压力波动驱动制冷机工作,具有结构简单紧凑、振动低、运行可靠等特点。文中设计了直线型脉冲管制冷机,进行了热压缩机与脉冲管制冷机的耦合实验,研究了不同频率及充气压力下脉冲管制冷机的工作特性,实现了用氦气做工质,充气压力1.2 MPa,压比1.30,加热功率1300W,工作频率5.6 Hz时,脉冲管制冷机最低制冷温度为70.4 K。

关键词：热压缩机脉冲管制冷机耦合研究

0.2 W@20.6K单级高频脉冲管制冷机研究

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工程热物理学报 2013年第4期34卷 587-590页

作者：陈六彪金海朱文秀王俊杰周远顾开选季伟中国科学院低温工程学重点实验室(理化技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049

本文介绍一台单级高频脉冲管制冷机的实验结果,研究了充气压力、运行频率、热端温度及冷头朝向等参数对制冷机性能的影响。该制冷机采用多路旁通方案、同轴结构,联合采用双向进气和惯性管气库进行调相。长颈管穿过压缩机内部后密封在气... 详细信息

本文介绍一台单级高频脉冲管制冷机的实验结果,研究了充气压力、运行频率、热端温度及冷头朝向等参数对制冷机性能的影响。该制冷机采用多路旁通方案、同轴结构,联合采用双向进气和惯性管气库进行调相。长颈管穿过压缩机内部后密封在气库里,气库、压缩机与脉冲管耦合成一体,结构紧凑。在充气压力1.7 MPa,输入电功260 W时,能够在20.6 K获得0.2 W,在24.1 K获得0.5 W的制冷量;在268 W输入电功,38 Hz运行频率条件F,无负荷最低温度18.6K是单级高频脉冲管制冷机在国际上首次获得的最低温度。

关键词：单级多路旁通高频 20 K

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低温推进剂贮存中SOFI和MLI实验研究

工程热物理学报 2020年第3期41卷 543-547页

作者：郑建朋陈六彪周远王俊杰中国科学院低温工程学重点实验室(理化技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049

根据低温推进剂长时间在轨贮存的要求,设计并搭建了绝热系统地面验证测试装置,对绝热系统的热力学性能进行测试。针对55L贮箱,采用了泡沫绝热(spray on foam insulation,SOFI)和多层绝热(multilayer insulation,MLI)结合的复合绝热系统... 详细信息

根据低温推进剂长时间在轨贮存的要求,设计并搭建了绝热系统地面验证测试装置,对绝热系统的热力学性能进行测试。针对55L贮箱,采用了泡沫绝热(spray on foam insulation,SOFI)和多层绝热(multilayer insulation,MLI)结合的复合绝热系统,分别在高真空(5×10^-3Pa以上)和大气压条件下进行了验证实验(液氮作为替代工质)。贮箱外绝热系统为15m m厚泡沫绝热层和45组多层绝热时,高真空条件下液氮日蒸发率为0.77%,多层绝热层表观热导率为1.29×10^-4W/(m·K),据此折算为液氧时日蒸发率为0.55%。将高真空和大气压条件下的实验结果比较发现,泡沫绝热层所占热阻分别为总热阻的0.19%和45.14%。

关键词：喷涂泡沫绝热(SOFI) 多层绝热(MLI) 低温绝热液氧液氢

开孔泡沫铝的低温热导率测量及其低温蓄冷应用研究（英文）

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稀有金属材料与工程 2018年第4期47卷 1049-1053页

作者：孔春辉陈六彪吴显林周远王俊杰中国科学院低温工程学重点实验室(理化技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049

新型材料的应用对低温装置的发展起具有重大意义。为提高低温蓄冷装置的温度均衡性,一种孔隙率为63%的开孔泡沫铝材料最近在一种低温蓄冷装置中进行了实验研究。实验测试了样品从50 K到170 K的热导率,测试结果显示开孔泡沫铝在测试温度... 详细信息

新型材料的应用对低温装置的发展起具有重大意义。为提高低温蓄冷装置的温度均衡性,一种孔隙率为63%的开孔泡沫铝材料最近在一种低温蓄冷装置中进行了实验研究。实验测试了样品从50 K到170 K的热导率,测试结果显示开孔泡沫铝在测试温度区间内热导率随温度降低而升高,其平均值为22W·(m·K)^(-1)。实验测试了开孔泡沫铝热导率对采用泡沫铝低温蓄冷装置的性能的影响。蓄冷装置中采用的相变材料为氮。实验中主要测试值为蓄冷装置在降温过程和融化过程中的温度值。实验结果显示,此装置上、下部分的最大温差小于0.5 K,远小于不采用开孔泡沫铝时的温差。随着低温蓄冷装置热导率的提高,蓄冷装置上、下部温差以及单个温度测定的温度波动均减小。

关键词：开孔泡沫铝热导率蓄冷

活性炭吸附氦气式回热器低温比热与流阻特性的研究(英文)

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新型炭材料 2018年第1期33卷 47-52页

作者：陈六彪孔春辉吴显林周远王俊杰中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

在30 K以下温区,低温制冷机工质气体氦气的比热已高于目前常用的蓄冷材料,导致回热器蓄冷能力严重不足,限制了制冷机性能的提高。本文使用活性炭吸附部分工质气体氦气直接作为回热器填料的研究,是对制冷机蓄冷材料研究的一个全新探索。... 详细信息

在30 K以下温区,低温制冷机工质气体氦气的比热已高于目前常用的蓄冷材料,导致回热器蓄冷能力严重不足,限制了制冷机性能的提高。本文使用活性炭吸附部分工质气体氦气直接作为回热器填料的研究,是对制冷机蓄冷材料研究的一个全新探索。实验测试了15~30 K温度范围内活性炭对氦气的吸附量,并将其比热与不锈钢丝网、铅球、磁性材料Er_3Ni/HoCu_2等常规蓄冷材料进行了比较。另外,搭建了阻力测试装置,对活性炭吸附氦气式蓄冷单元以及磁性材料Er_3Ni、HoCu_2和不锈钢丝网的流动阻抗进行了实验测试。研究结果表明,活性炭吸附氦气式蓄冷单元比热在25K以下已经接近甚至高于目前已知的常规蓄冷材料,同时,其流动阻抗与磁性材料Er_3Ni的数值接近,略高于HoCu_2,但低于635目不锈钢丝网。基于比热与流阻的角度。

关键词：活性炭磁性材料氦气吸附比热流动阻抗