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制冷機(jī)構(gòu)造及冷凍原理

制冷機(jī)構(gòu)造及冷凍原理
1.冷凍原理

圖１:冷凍原理

低溫泵所利用的代表性冷凍循環(huán)有以下兩種。
①Ｇ－Ｍ循環(huán)方式
② M-Solvay循環(huán)方式
從信賴度方面考慮，大部分低溫泵采用Ｇ－Ｍ循環(huán)。
敝公司采用了Ｇ－Ｍ循環(huán)。

圖表示Ｇ―Ｍ循環(huán)的
工作原理和Ｐ－Ｖ圖（表示
膨脹室的壓力Ｐ與容積Ｖ的關(guān)系）。

2.Ｇ－Ｍ循環(huán)
Ｇ－Ｍ循環(huán)是1950年末由吉福特（Gifford）開發(fā)發(fā)明。活塞的驅(qū)動(dòng)方式有機(jī)械驅(qū)動(dòng)方式（ＵＣＩ，ＣＴＩ）和利用工作氣體壓力差的驅(qū)動(dòng)方式。Ｇ－Ｍ循環(huán)效率高，不僅驅(qū)動(dòng)速度慢，而且對(duì)內(nèi)部密封件的負(fù)荷小，是具有高性能及高信賴性的制冷循環(huán)。下面就敝公司采用的機(jī)械驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行說(shuō)明。

A 最初活塞在活塞筒體的最下部。 此時(shí)低壓閥關(guān)閉，高壓閥開啟。 ↓ (a) 高壓氦氣進(jìn)入活塞筒體的低溫部（室溫）填充。 ↓ B 活塞筒體內(nèi)成高壓狀態(tài)。 ↓ (b) 活塞向上移動(dòng)，室溫狀態(tài)的氦氣在蓄冷器內(nèi)冷卻后進(jìn)入低溫部。 ↓ C 低溫部呈最大容積。此時(shí)高壓閥關(guān)閉，低壓閥開啟。 ↓ (c) 低溫部的高壓氦氣經(jīng)過(guò)蓄冷器而放出。此時(shí)通過(guò)膨脹，氦氣的溫度降低， 產(chǎn)生低溫。 ↓ D 低溫部呈最低壓力狀態(tài)。 ↓ (d) 活塞向下移動(dòng)，被冷卻的氦氣邊對(duì)蓄冷器進(jìn)行冷卻邊移送到室溫部。 ↓ A 回到原位，即循環(huán)完成。。

由此可以看出，在理想的Ｇ－Ｍ循環(huán)里Ｐ－Ｖ圖成四角形。把循環(huán)周期用ｔ秒表示的話，理想的冷凍能力Ｑideal可由以下公式計(jì)算得出。

Q ideal =W/t

為了獲得１５Ｋ以下極低溫，實(shí)際制冷機(jī)為2段式結(jié)構(gòu)。且為實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化，把蓄冷器安裝在活塞內(nèi)。因1段密封件和2段密封件不存在壓力差，故密封件的負(fù)擔(dān)小，壽命長(zhǎng)信賴度高。