沙爾凡制冷機(jī)

沙爾凡制冷機(jī) 它的熱力學(xué)循環(huán)與G-M循環(huán)相同，是高壓氣體被絕熱抽空降溫。美國(guó)于1965年開(kāi)始研制，它用一個(gè)自由浮塞和小孔，代替了曲軸傳動(dòng)與氣動(dòng)裝置，它的結(jié)構(gòu)：自由浮塞處在一個(gè)汽缸內(nèi)，上部分為面積相等的兩個(gè)室，一個(gè)是高壓室，另一個(gè)為低壓室，它們通過(guò)小孔節(jié)流元件和高、低壓管道相連。當(dāng)活塞靜止時(shí)，活塞上部所受的壓力P1等于高、低壓力的平均值`P_1=\frac{1}{2}(P_H P_L)`。

其循環(huán)過(guò)程為開(kāi)始時(shí)自由浮塞處于汽缸最低部位置，進(jìn)氣閥開(kāi)，高壓氣PH經(jīng)蓄冷器流進(jìn)浮塞下部的膨脹腔，當(dāng)膨脹腔壓力大于P1時(shí)，浮塞向上移動(dòng)。由于毛細(xì)管對(duì)氣體流動(dòng)阻力大，從而限制了高低壓室內(nèi)氣體流動(dòng)。故浮塞上移時(shí)對(duì)浮塞上部的高低壓室內(nèi)氣體進(jìn)行壓縮，此壓縮氣體慢慢地從毛細(xì)管中流出，直到浮塞移到最上部位置為止，上升速度受毛細(xì)管控制，此時(shí)膨脹腔體積達(dá)到最大值，氣體壓力也達(dá)到PH。然后，進(jìn)氣閥關(guān)閉，排氣閥開(kāi)啟，使膨脹腔內(nèi)高壓氣體被壓縮機(jī)低壓進(jìn)氣抽走，產(chǎn)生制冷效應(yīng)，這時(shí)浮塞上部的高壓室仍與高壓相聯(lián)，它的作用使浮塞向下移動(dòng)，直到最低位置時(shí)完成一個(gè)制冷循環(huán)。2100433B

由于斯特林制冷機(jī)的高效性和可靠性，它被廣泛地應(yīng)用于航空航天、導(dǎo)彈制導(dǎo)、遙感遙測(cè)等諸多低溫領(lǐng)域。斯特林制冷機(jī)是小型制冷機(jī)中應(yīng)用最廣、機(jī)型最多、技術(shù)最成熟的一種。斯特林制冷機(jī)按其結(jié)構(gòu)可分為整體式和分置式兩種。整體式斯特林制冷機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、啟動(dòng)快、重量輕、工作溫度范圍寬、效率高、操作簡(jiǎn)便；存在的問(wèn)題是振動(dòng)較大、噪聲大，壽命相對(duì)短。分置式斯特林制冷機(jī)是在整體式斯特林制冷機(jī)研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，由于它的壓縮機(jī)與冷頭用細(xì)管連接，克服了整體式斯特林制冷機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)和熱量對(duì)紅外探測(cè)器的影響，在軍事領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。斯特林循環(huán)由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)等容回?zé)徇^(guò)程組成。定質(zhì)量工質(zhì)在該封閉循環(huán)中，在不同溫度下重復(fù)壓縮和膨脹，實(shí)現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)換。斯特林循環(huán)最初用于熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。其逆循環(huán)被稱為逆向斯特林循環(huán)或斯特林制冷循環(huán)，1864年前后，Alexander Kirk成功制造了世界上第一臺(tái)斯特林制冷機(jī)。斯特林制冷機(jī)的制冷溫度可以從普冷到深冷，冷量也可實(shí)現(xiàn)毫瓦級(jí)直至千瓦級(jí)。