星載斯特林制冷機污染控制工藝研究

2010-08-25 王田剛 蘭州物理研究所,真空低溫技術與物理國家級重點實驗室

  污染是影響星載斯特林制冷機壽命的關鍵因素。為提高制冷機可靠性,必須對污染進行控制。主要介紹了污染對制冷機性能的影響以及污染控制的工藝處理方法。

1、引言

  星載斯特林制冷機因具有制冷溫度范圍寬、制冷量大、效率高、啟動快等諸多優點已廣泛應用于空間探測,其工作壽命業已達到空間使用要求。根據國內外大量試驗與分析,影響制冷機工作壽命的的主要因素有:工質泄漏、板彈簧的彈性疲勞、活塞與氣缸之間的磨損以及工質污染等。隨著制冷機相應的激光、電子束焊接工藝的進一步成熟,工質的泄漏問題已得到解決,整機漏率已能滿足使用要求;板彈簧的彈性疲勞問題通過線形優化設計以及從加速疲勞試驗獲得的試驗數據表明也已基本解決;在采用有機材料與金屬的合理摩擦配副后,活塞與氣缸耐磨潤滑性也獲得顯著提高。目前,污染控制問題是保證制冷機長壽命的關鍵因素。作者主要介紹防止制冷機工質污染的相關工藝研究[1]

2、制冷機污染的主要來源

  斯特林制冷機是以氦氣為工質進行工作的,從制冷機的工質充裝、夾封以及后來的長期運行過程中,有很多污染源會引入。

2.1、氣源污染

  工業用氦氣一般純度為99.9%左右,其中仍存有大量雜質氣體,如氫氣、水、氮氣、氧氣、二氧化碳等,如果直接當作斯特林制冷機的工質,雜質氣體會直接影響制冷機性能。

5、結論

  污染控制是影響星載斯特林制冷機壽命的關鍵因素,從工程應用上講,污染控制已進入實際工藝性階段,需從工藝可行性、可靠性上著手,將氣體純化、充氣置換、烘烤除氣等工藝具體應用到產品研制生產過程中,以保證星載斯特林制冷機的長壽命與高可靠。

參考文獻:
  [1] 楊寶玉,府華,吳亦農,等.機械制冷機污染控制[J].低溫工程,2005,6:37~41.
  [2] 楊寶玉,吳亦農,府華.污染對斯特林制冷機性能影響的實驗研究[J].工程熱物理學報,2007,28(2):199~201.
  [3] 葛瑞宏,劉志東,黃宏,等.斯特林制冷機充氣純化試驗裝置的研制J].低溫與特氣,2003,21(1):33~35.
  [4] 楊曉天,蒙峻,張軍輝,等.不銹鋼材料在真空爐高溫除氣后的出氣性能比較[J].真空,2004,41(3):24~26.
  [5] 張心鳳,蔣道滿,謝春意.不銹鋼、無氧銅和鋁合金的升溫脫附譜研究[J].真空,2005,42(3):35~39.
  [6] 張軍輝,楊曉天,蒙峻,等.真空爐高溫除氣工藝對降低不銹鋼出氣率的作用[J].真空與低溫,2003,9(02):105~108.
  [7] 楊春光,肖尤明,陳楠,等.真空下非金屬材料放氣模型與研究綜述[J].真空,2006,43(3):48~50.
  [8] 達道安.真空設計手冊[M].北京:國防工業出版社,2004.