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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