斯特林製冷機

氦氣或氫氣為工質，在封閉系統中應用回熱原理實現氣體製冷機循環以獲得低溫和冷量的機械。致冷溫度可在120K以下，屬深低溫設備。它在氣體製冷機循環中增加一個回熱器，利用回熱原理降低膨脹前的工質溫度，以提高循環的熱效率。在機器內膨脹后的工質中的部分冷量回收於回熱器中，在下次循環中再加以利用。回熱式氣體製冷機具有效率高、結構緊湊、起動快、操作方便和溫度範圍寬廣等優點，適用於製冷量小的場合。它能使常溫氣體直接液化，也可配置空氣精餾塔從空氣中分離出氧和氮，或作為低溫冷源。它廣泛應用於小型空氣分離設備、深低溫冰箱，以及航天、超導、紅外線探測和低溫電子學等領域。

熱式製冷林製冷、維勒米製冷、吉福－麥洪製冷、蘇威製冷脈管。

林製冷程容程溫程（熱程）組逆循環（熱循環）。質壓縮腔溫壓縮，熱器容冷，膨脹腔溫膨脹，熱器容熱返壓縮腔。完循環，缸活塞必須作間斷運動。但實際上，兩個活塞是利用同一根曲軸的轉動作連續往複運動的；而且機器還存在余隙容器、工質流動阻力、換熱器換熱不完全和冷量損失等情況，故實際過程與理想過程有所差異。

圖為單級斯特林製冷機的結構。壓縮氣缸和膨脹氣缸組成一體。推移活塞把氣缸工作空間分成膨脹腔和壓縮腔。壓縮活塞通過兩個主連桿與曲軸上的兩個曲拐相連；推移活塞由穿過壓縮活塞的活塞桿和副連桿與曲軸的中間一個曲拐相連。這個曲拐與另兩個曲拐保持一定的夾角。曲軸的轉動使兩活塞作差動往複運動，從而使氣體壓縮、膨脹和回熱。氣缸的周圍裝有水冷卻器、回熱器和冷凝器（即凝汽器）。在氣體工質通道中設有閥門。當壓縮活塞向上運動時，工質被壓縮，從壓縮腔排出，經水冷卻器、回熱器冷卻和降溫，然後經冷凝器內側流入膨脹腔。推移活塞向下移動（此時壓縮活塞仍向上，然後向下移動），工質在膨脹腔內膨脹后溫度降低，即產生冷量。當推移活塞向上運動時（此時壓縮活塞仍向下移動），工質繼續膨脹后經冷凝器內側對外輸出冷量，依次進入回熱器、水冷卻器。低壓低溫的工質由膨脹腔迴流至壓縮腔時，在回熱器填料中吸取熱量而溫度升高。氣體經上述工作過程消耗了功，產生的熱量由冷卻水帶走，消耗的功由電動機輸入。冷凝器外側的氣體將熱量傳遞給冷凝器，而使氣體溫度降低，直至冷凝成液化氣體流下。

斯特林製冷機已由單級發展到雙級和三級。為了增加機器的製冷量，還有利用四個單級製冷機並聯組成的四缸回熱式氣體製冷機。

單級斯特林製冷機的致冷溫度範圍為173～73K，適用於空氣液化和氣體分離等。雙級的致冷溫度範圍為12～15K,適用於氫和氖氣的液化。三級製冷機的致冷溫度為7.8K，還能為更低溫度的物理實驗提供冷源。當工質處於氣液兩相區時，最低溫度可到3.1K。

杭州優埃基空分設備有限公司

0571-81375777