Page 76 - 《真空与低温》2026年第1期
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韩蓬磊等：红外探测器用线性分置式斯特林制冷机设计及实验研究 73
优热力学频率有较强的适应性。 1.0 N/mm。
2.0 10 6.0
制冷量 1.00
COP
1.6 8 5.8
0.95
1.2 6 0.90 5.6
制冷量/W 0.8 COP/% 制冷量/W 0.85 COP/%
T c : 85 K 4 5.4
0.4 f: 85 Hz 0.80 T c : 85 K
2 p: 3.0 MPa 5.2
f: 85 Hz
0 0.75
0 5.0
1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 30 35 40 45 50
充气压力/MPa 回热器长度/mm
图 3 充气压力对制冷量和 COP 影响 图 5 蓄冷器回热器长度对制冷性能的影响
Fig. 3 The influence of charging pressure on cooling Fig. 5 The influence of regenerator length on refrigeration
capacity and COP performance
1.0 7.0 制冷量 9
制冷量 2.1 COP
COP 6.5
0.9
6.0 1.8 8
0.8
制冷量/W 0.7 5.5 COP/% 制冷量/W 1.5 COP/%
5.0 T c : 85 K 7
0.6 p: 3.0 MPa
T c : 85 K 4.5 1.2 f: 85 Hz
p: 3.0 MPa
0.5
4.0 6
60 70 80 90 100 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
运行频率/Hz 回热器直径/mm
图 4 运行频率对制冷量和 COP 影响 图 6 蓄冷器回热器直径对制冷性能的影响
Fig. 4 The Influence of working frequency on cooling Fig. 6 The influence of regenerator diameter on refrigeration
capacity and COP performance
回热器长度对性能影响如图 5 所示，当回热器 0.93 制冷量
长度从 36 mm 增加到 50 mm 时，净制冷量逐渐减 COP 6.3
小。主要原因是由于回热器长度的增加引起了更 0.90 6.0
大的压降，进而在膨胀腔的 PV 功降低。COP 随长 制冷量/W COP/%
度增加先增加后降低，在 36 mm 到 40 mm 区间内 0.87 5.7
出现最大值。考虑到制冷机净制冷量需不少于 T c : 85 K 5.4
0.84 p: 3.0 MPa
0.9 W，因此回热器长度选为 38 mm。回热器直径 f: 85 Hz
对性能影响如图 6 所示，在 4.3 mm 到 4.5 mm 内有 5.1
0.81
最大制冷量，但最大 COP 出现在 4.5 mm，因此回热 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
膨胀机弹簧刚度/（N·mm ）
−1
器直径定为 4.5 mm。
膨胀机弹簧刚度对制冷性能影响如图 7 所示， 图 7 膨胀机弹簧刚度对制冷性能的影响
Fig. 7 The influence of expander spring stiffness on
膨胀机弹簧刚度由 1.0 N/mm 增加至 1.8 N/mm 时，
refrigeration performance
制冷量逐渐减小，COP 从 5.8% 降低至 5.2%，但对
膨胀机 COP 影响整体较小，说明膨胀机对弹簧刚 1.2.3 降温时间设计
度有较强的适应性，最佳效率对应弹簧刚度约为 在线性斯特林制冷机中，影响降温时间的因素有
