10W@77K自由活塞斯特林制冷机的设计和实验研究

为满足高温超导、红外探测和气体液化等领域对高效率、高可靠性、长寿命低温制冷机的需求,对10W@77K自由活塞斯特林制冷机进行了研究.制冷机设计为整体式结构,由动磁式直线电机驱动.基于Sage建立制冷机整机模型开展了数值求解,并根据数值计算结果对运行频率、工作压力以及回热器填料等对制冷机性能的影响规律进行了分析.计算结果表明,在制冷机结构参数优化的条件下,工作压力为2.1 MPa、运行频率为60 Hz时,制冷量可达11.87 W@77 K,COP为0.068.根据参数优化设计结果研制样机并开展实验研究,实测制冷量达到10.62 W@77 K,COP为0.062.将制冷机连续运行200 h,制冷量波动范围小于0.5 W(即总制冷量的±4.7％),显示出良好的性能稳定性.