空间低温制冷技术
西谷制冷拥有先进的低温设备生产技术,可以生产绝对零度的低温设备。广泛用于空间探测设备的地面试验和可靠性生产领域。随着人类空间技术的发展,各种航天器担负着探测研究天体和地球任务,除用各类制冷机外,低温光学达到背景限制所需冷源,要依赖今天的空间低温制冷技术。理想的低温制冷机应紧凄、轻量、可靠、振动小、噪音低、寿命长、效率高,能在失重条件下满足全方位运行,要制造这种制冷机尚有困难,实际的制冷机都是根据用户要求,折衷选择,已有不少机种都经机载验证,包括热学性能、温度极限、振动冲击、电磁干扰、辐射影响、磨损和寿命等。低温制冷机应用包括:军用、民用、医疗和科学研究等.详见表1其中空间应用研究最活跃,投入最大。如NASA/GSFC已开发寿命5年以上的低温制冷机,每台百万美元,振动只有0.1~1 N.引人注目的新成就有下述几方面。
1 、G—M 循环制冷机
近lO年来,在10K以下仍具有高比热容的磁性回热材料研究成果,使得回热式制冷机的最低温度降到4 K 下,前些年在MRI等中应用的2级G—M 制冷机加J-T级的液氦温位制冷机被二级G—M 制冷机取代(4K,1w 制冷量)。
2 、斯特灵Stirling循环制冷机
在st制冷机中由于牛津线性驱动马达代替旋转型马达,使其减少了运动件,降低活塞和摔出器之间的推力,便利可靠性大大增加,见图1.最近已增加到15 000h以上,并有可能延长到3年。若想达到5~l0年卫星用长寿命的低温制冷机,只有消除所有的摩擦件才有可能 目前气体轴承、磁轴承、挠性轴承和幢片式压机与电机等的研究进展较大.这种机型最小的单机重量
3 、脉管制冷机
脉管分类:基本型、小孔型和共振型(热声),小孔型中有单孔,双向进气和四阏等多种形式,它的优点已超过st制冷机,即可靠,成本低,振动小.低电磁辐射干扰,有良好的发射性能。1990年美国Radebaugh等实验达90 K,这是无运动部件的第一台脉管制冷机、热声驱动管长r2 m,共振频率40 Hz,优化压比1.3~1.5.今年发表的论文中,热声管长只有l m,频率400 H£.美国NIsT和LosAlamos National Lab.等在研制LNG用的热声制冷机.燃烧30%气体,其余70 被藏化。
4 He 在空间中应用
SHOOT(Superfluid Helium On—Orbit Transfer)杜瓦容器,太空验证取得重大进展,包括镦重力条件,He的再供应,喷泉效应,热分层和液面晃动等,同时还考核了低温部件的性能,如液体捕获器,汽/液鉴别器,汽/液分离器,热机械效应(泵),文邱利流量计,压力传感器等。美国重力探测捧GP—B,授泡在LHe I中,用以研究和验证爱因斯坦的相对论。各类空间红外望远镜,如SIRTF空间红外望远镜,IRAS红外天文卫星,ISO 欧洲红外观察站,LATS长波红外先进导引头等。
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