GM制冷机原理及应用

1、安徽万瑞冷电科技有限公司http:/GMGM制冷机简介制冷机简介目 录2/20GM制冷机原理GM制冷机结构GM制冷机设计要点及应用GM制冷机使用及维护脉管制冷机简介目 录3/20GM制冷机原理西蒙膨胀法进行氦液化西蒙膨胀法（绝热放气法） 将室温高压气体绝热充入一个刚性容器时，容器中的压力和温度升高。如果在充气的同时对容器中的气体进行冷却，使其保持原来的温度，然后将该容器中的气体向低压空间放气，气体的压力和温度便会降低，产生冷量。GM制冷机基本原理：连续进行西蒙膨胀进行绝热放气降温。G-M制冷机示意图压缩系统：提供稳定的高压气源。膨胀系统：产生冷量。 进气阀和排气阀的开启和关闭与气缸内排出器的上

2、下移动由一套凸轮机构带动（图中未标出）。排出器把气缸内部空间分成上、下两个部分分别是热腔（室温腔）和冷腔（低温腔）。通过配气阀与排出器的配合，使气体压缩膨胀产生冷量。Giffod/McMahonGM制冷机工作过程升压过程等压充气过程绝热放气过程等压排气过程升压过程等压充气过程等压放气过程等压排气过程GM制冷机特点回热式低温制冷机闭式循环，工作过程中无需额外添加工质压缩机与膨胀机分开设置，冷头振动小便于安装GM制冷机结构氦压缩机膨胀机GM制冷机结构氦压缩机膨胀机压缩机结构 压缩机泵 换热器 滤油器 吸附器膨胀机结构GM制冷机驱动结构配气结构活塞气缸运动部件二级冷头1014K一级冷头6580Kl

3、制冷机的主要特性 一级最低温度：35K， 冷量：6-80W77K；二级最低温度：2K/10K， 冷量：0.11.5W4.2K; 15W10K ; 2-15W20K。GM制冷机设计要点及应用GM制冷机设计要点参数选择几种理想热力学循环的单位制冷量所需功的比较压力比相同的制冷量，GM制冷机需要的功耗随着压力比的增大而增加，相应的制冷系数将显著降低。约为3运转速度回热器效率与转速的关系理论制冷量增大实际损失增大实际制冷量减小回热器效率提高寿命提高50150 r/min阀门及其驱动系统配气阀控制制冷机中工作介质的流动GM制冷机活塞、阀门运动及质量流与时间的关系膨胀-压缩比阀门动作活塞的运动保证遵循合适

4、的相位回热器性能提前开启和关闭，防止气流剧烈波动导致回热器性能恶化。阀门的提前开启和关闭导致实际的P-V图小于理想的P-V图，引起制冷量的损失。驱动结构实现GM制冷机的活塞位置与时间的关系GM制冷机应用l 低温泵l 超导磁体冷却l 零蒸发的液氦杜瓦l 无液氦的超导磁体恒温器l 氦液化器l 其他需要低温环境的装置目 录21/20GM制冷机使用及维护GM制冷机选型原则uGM制冷机生产厂家对制冷机型号的命名各不相同，没有统一的规定，但其规格基本上都是以最低温度及制冷量来定。u对GM制冷机的选型，主要考虑：冷头的最低温度； 在某一特定温度下的制冷量； 压缩机的冷却方式。GM制冷机安装使用l压缩机与膨胀

5、机通过氦气软管连接，连接头全部采用自密封接头防止工质泄露污染。l 通过制冷机法兰直接安装在腔体上l 制冷机工作所需条件：电源、冷却水（风冷氦压机无需）制冷机法兰自密封接头GM制冷机运行注意事项工作时间 温度 声音 冷却（冷却水或环境温度） 制冷机工作气体压力 吸附器更换周期启动降温时间累计开机时间GM制冷机维护 制冷机的维护定期更换压缩机吸附器制冷工质氦气的补充冷头密封件的更换u 启动过程中l 不能启动 电源系统错误，冷却水未开，压缩机热保护l 不降温、降温慢、降不下来 制冷机运转反向、压力不足、压差小、冷头故障u 运行过程中l 停机或温度升高 制冷机故障GM制冷机故障分析目 录27/20脉管

6、制冷机简介脉管制冷机循环过程的气体温度分布1.切换阀；2.回热器；3.负荷换热器；4.脉管；5.水冷却器；6.导流器脉管制冷机原理原理：利用高压气体在脉管空腔中的绝热放气膨胀过程获得制冷效应。工作过程：充气过程换热过程排气过程回热过程1）、冷端无机械运动部件，无低温活塞密封磨损2）、振动和电磁干扰小3）、结构简单，整机控制方便4）、失效率低，可靠性高5）、工作寿命长6）、安装位置受限，冷头必须朝下安装。气库驱动、阀门高温级回热器（一级回热器）低温级回热器（二级回热器）高温级脉管低温级脉管脉管制冷机特点：脉管制冷机特点：项目GM制冷机脉管制冷机原理西蒙膨胀西蒙膨胀效率：以50W60K为例输入功率:2.0KW60Hz 1.7KW50Hz输入功率:3.5KW60Hz 2.9KW50Hz工作频率1Hz12Hz