Performance of a precooled 4 K Stirling type high frequency pulse tube cryocooler with Gd2O2S
Performance of a precooled 4 K Stirling type high frequency pulse tube cryocooler with Gd2O2S
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Gd2O2S预冷4K斯特林型高频脉冲管制冷机的性能
DOI：
10.1631/jzus.a1400052
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发表时间：
2014-07
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Chen J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li Z.-P.;Jiang Y.-L.;Gan Z.-H.;Qiu L.-M.;Chen J.
The efficiency of 4 K Stirling type pulse tube cryocoolers (SPTCs) is rather low due to significant regenerator losses associated with the unique properties of helium around 4 K and the high operating frequencies. In this paper, regenerator performance at liquid helium temperature regions under high frequencies is investigated based on a single-stage SPTC precooled by a two-stage Gifford-McMahon type pulse tube cryocooler (GMPTC). The 4 K SPTC used a 10 K cold inertance tube as phase shifters for better phase relationship between pressure and mass flow. The effect of the operating parameters, including frequency and average pressure on the performance of the 4 K SPTC, was investigated and the first and second precooling powers provided by the GMPTC were obtained. To reduce the regenerator heat transfer losses, a multi-layer regenerator matrix, including Gd2O2S (GOS) and HoCu2, was used instead of a single-layer HoCu2 around 4 K. A theoretical and experimental comparison between the two types of regenerator materials was made and the precooling requirements for a regenerator operating at high frequencies to reach liquid helium temperatures were given, which provided guidance for the design of a three-stage SPTC.概要研究目的研究新型磁性回热填料Gd2O2S 对液氦温区高频脉管制冷机多级回热器损失特性的影响。创新要点确定了不同回热填料以及运行参数 (频率、 平均压力) 下液氦温区多级脉管制冷机的制冷温度和各级预冷量, 进一步明确了4 K 高频回热损失机理。研究方法采用理论研究与实验验证相结合的方法, 基于一台两级G-M 型低频脉管制冷机预冷的单极斯特林型高频脉管制冷机, 研究多级回热器在高频以及4 K 温区下的损失特性。 选取新型回热填料Gd2O2S 替代部分回热填料HoCu2, 比较回热器采用两种填料时在不同运行频率及平均压力下的冷端制冷温度 (图10) 、 各级预冷量和预冷温度 (图11-12) 。重要结论采用孔隙率较小的新型磁性回热填料Gd2O2S 可显著改善第一级回热器内压力波与质量流的相位关系, 从而减小该级回热损失。 减小平均压力可以降低制冷机无负荷制冷温度并减小第二级预冷量, 但制冷工质氦的体积比热容会急剧增大, 从而使低温级回热器的换热对频率非常敏感。 此外, 频率对高温级回热器的回热特性影响不明显。 该方法可以为三级斯特林型4 K 多级脉管制冷机提供设计依据。
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DOI：
--
发表时间：
2004
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
J. Waynert
通讯作者：
J. Waynert
影响因子：
2.1
作者：
L. Qiu;Q. Cao;X. Zhi;Z. Gan;Y. B. Yu;Yuanliang Liu
通讯作者：
L. Qiu;Q. Cao;X. Zhi;Z. Gan;Y. B. Yu;Yuanliang Liu
DOI：
10.1007/0-306-47090-x_17
发表时间：
2002
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
V. Kotsubo;J. Olson;T. Nast
通讯作者：
V. Kotsubo;J. Olson;T. Nast
影响因子：
2.1
作者：
Guo-bang Chen;L. Qiu;Jinyang Zheng;P. Yan;Z. Gan;X. Bai;Zhixiu Huang
通讯作者：
Guo-bang Chen;L. Qiu;Jinyang Zheng;P. Yan;Z. Gan;X. Bai;Zhixiu Huang
DOI：
10.1007/0-306-47112-4_21
发表时间：
2002
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
E. Tward;C. Chan;J. Raab;T. Nguyen;R. Colbert;T. Davis
通讯作者：
E. Tward;C. Chan;J. Raab;T. Nguyen;R. Colbert;T. Davis