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第1章 小型低温制冷机导论 1

1.1 低温制冷机及性能参数定义 1

1.1.1 小型低温制冷机 1

1.1.2 制冷温度与制冷量 1

1.1.3 输入功率与制冷系数 2

1.1.4 比质量与预冷时间 4

1.1.5 运行寿命 5

1.1.6 机械振动与电磁辐射 6

1.1.7 成本 6

1.2 低温制冷机分类 7

1.2.1 按制冷温度分类 8

1.2.2 按制冷量分类 8

1.2.3 按换热器分类 9

1.2.4 低温制冷机流程 11

1.3 回热式低温制冷循环 14

1.3.1 卡诺制冷循环 14

1.3.2 雷特林格循环 15

1.3.3 洛伦兹循环 17

1.3.4 回热式低温制冷循环图谱 22

1.4 低温制冷机的需求与应用 23

1.4.1 红外器件 23

1.4.2 低温电子器件 25

1.4.3 磁共振成像仪超导磁体冷却 29

1.4.4 低温冷凝真空泵 34

1.4.5 空间低温制冷技术应用 36

参考文献 38

第2章 吉福特-麦克马洪循环制冷机 40

2.1 G-M制冷机 40

2.1.1 G-M制冷机的工作原理及过程 40

2.1.2 G-M制冷机实际循环的热力性能 49

2.1.3 G-M制冷机的设计要点 59

2.2 SV制冷机的制冷原理及过程 72

2.2.1 机械驱动的SV制冷机 72

2.2.2 气动型SV制冷机 74

2.3 磁性回热材料与4K温区低温制冷机 80

2.3.1 磁性回热材料的重要性和选择条件 81

2.3.2 实用磁性回热材料的比热容和热导率 83

2.3.3 磁性回热材料在G-M制冷机中的应用 87

2.3.4 磁性回热材料在索尔文制冷机中的应用 91

2.3.5 关于G-M制冷机制冷量的讨论 92

参考文献 94

第3章 斯特林循环制冷机 97

3.1 整体式斯特林循环制冷机 97

3.1.1 制冷循环原理 98

3.1.2 制冷循环计算 103

3.1.3 实际损失 124

3.1.4 整体式斯特林制冷机的开发与应用 131

3.2 分置式斯特林循环制冷机 136

3.2.1 工作原理 136

3.2.2 热力分析 139

3.3 斯特林循环制冷机的基本设计参数与关键技术 144

3.3.1 基本设计参数 144

3.3.2 操作参数 146

3.3.3 长寿命高效斯特林制冷机的关键技术 147

3.3.4 故障和寿命 161

3.4 维勒米尔制冷机 163

3.4.1 热力工作过程 163

3.4.2 热力计算 166

3.4.3 应用 174

参考文献 175

第4章 脉管制冷机 177

4.1 基本型脉管制冷机 177

4.1.1 结构特点 177

4.1.2 制冷原理 178

4.2 调相型脉管制冷机 181

4.2.1 调相器 181

4.2.2 制冷原理 191

4.2.3 热力学性能 200

4.3 G-M型脉管制冷机 210

4.3.1 脉管制冷机的构型及级间耦合方式 211

4.3.2 G-M型液氦温区脉管制冷机 214

4.3.3 混合工质脉管制冷 230

4.4 斯特林型脉管制冷机 237

4.4.1 直线电机 237

4.4.2 直线压缩机的支承 241

4.4.3 调相机构 247

4.4.4 高频脉管制冷机的典型结构 251

4.5 热声驱动器 257

4.5.1 驻波型热声驱动器 257

4.5.2 行波型热声驱动器 268

4.5.3 驻波-行波级联型热声驱动器 278

4.5.4 热声转换理论 278

4.6 热声驱动脉管制冷机 285

4.6.1 热声驱动器与脉管制冷机的匹配 285

4.6.2 热声驱动脉管制冷机的典型装置 291

参考文献 294

第5章 低温制冷机回热器 301

5.1 回热器的特点及其在低温制冷机中的应用 301

5.1.1 低温回热器的基本特性 301

5.1.2 回热器填料的传热与流阻特性 306

5.1.3 回热器填料的热物性 308

5.2 回热器的设计计算方法 309

5.2.1 回热器的传统计算方法 309

5.2.2 回热器的模拟计算方法 314

5.2.3 热声回热器计算 324

参考文献 327

第6章 间壁换热式低温制冷机 328

6.1 节流制冷器 328

6.1.1 节流膨胀原理 328

6.1.2 基本型式及热力性能 333

6.1.3 换热器与节流喷嘴 338

6.1.4 节流工质 345

6.1.5 节流器的工作特性 349

6.1.6 气瓶与压缩机 355

6.2 超小型节流制冷器与混合工质节流制冷机 360

6.2.1 超小型节流制冷器 360

6.2.2 混合气体节流制冷 364

6.3 布雷顿循环制冷机与波利斯制冷机 369

6.3.1 布雷顿循环制冷机 369

6.3.2 波利斯制冷机 374

参考文献 378