深低温回热式制冷机高效运行机理及最低制冷温度研究

基本信息
批准号:52006190
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:16.00
负责人:王博
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2020
结题年份:2022
起止时间:2021-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
深低温高效回热填料空间应用回热式制冷机实际气体效应实际工况下最低制冷温度
结项摘要

Regenerative cryocoolers (< 20 K) are widely used in space exploration, Hydrogen/Helium liquefaction and superconductor cooling. “Miyin Project” was proposed and approved by China in 2019, the project plans to build a large infrared telescope to search terrestrial planets. In order to minimize the noise and improve SNR (signal to noise ratio), low temperature cooling with features of high efficiency, high reliability and long life-time is essential to cool the detectors of the telescope below 10 K. According to the roadmap of JWST telescope, it can be concluded that regenerative cryocooler and J-T cryocooler with precooling are the best choice of the cooling system of “Miyin Project”.. Based on the requirements of deep space exploration of China, this proposal focus on the two contradictions in the regenerative cryocoolers at low temperatures. The first is the efficiency at high frequency condition would be higher than that at low frequency, but the experimental study shows a contrary result. The second is the no-load cooling temperature in the experiment is lower than the theoretical prediction with ideal assumptions. The proposal aims to solve two challenges that prevent the regenerative cryocoolers working at low temperatures efficiently, the mechanism of high efficient cooling of low temperature regenerators and no-load cooling temperature of regenerative cooling. Theoretical analysis combing with experimental study and simulation are used to study the following 3 main problems: (1) Production of losses and optimization of high efficiency regenerators at low temperature. (2) Fabrication and experimental testing of novel high efficiency regenerative martials at low temperature. (3) No-load cooling temperature at real working conditions. This study will future reveal the mechanism of the regenerative cooling, determine the working conditions for high efficiency cooling at low temperature, solve the contradiction of no-load cooling temperature, and also provide some kind of help for the implementation of nation’s deep space missions.

深低温区(< 20 K)回热式制冷机在空间探测、氢/氦液化、低温超导等领域具有重要应用。为寻找系外类地行星,我国启动了“觅音计划”大型空间项目,该项目工作在深低温的红外望远镜对低温系统提出了效率高、可靠性高及寿命长等要求,回热式制冷机或由其预冷的J-T节流制冷机是“觅音计划”低温制冷系统的必选方案。本项目面向国家深空探测战略需求,基于高低频回热制冷效率困境和回热式制冷最低制冷温度矛盾,针对深低温回热器高效工作机理和最低制冷温度两个关键科学问题,采用理论分析、模拟计算和实验测试相结合的方法,主要开展:(1)深低温高效回热器损失机理及优化;(2)深低温新型高效回热填料制造与性能测试;(3)回热式制冷机实际工况下最低制冷温度三个方面的研究,从而明确深低温回热式制冷高效运行所需的工作条件,破解回热式制冷实际工况下最低制冷温度优于理想工况的困局,为我国深空探测望远镜项目的顺利实施贡献绵薄之力。

项目摘要

深低温区(< 20 K)回热式制冷机在空间探测、氢/氦液化、低温超导等领域具有重要应用。为寻找系外类地行星,我国启动了“觅音计划”大型空间项目,该项目工作在深低温的红外望远镜对低温系统提出了效率高、可靠性高及寿命长等要求,回热式制冷机或由其预冷的J-T节流制冷机是“觅音计划”低温制冷系统的必选方案。本项目面向国家深空探测战略需求,基于高低频回热制冷效率困境和回热式制冷最低制冷温度矛盾,针对深低温回热器高效工作机理和最低制冷温度两个关键科学问题,采用理论分析、模拟计算和实验测试相结合的方法,首先开展了基于非热平衡的回热式制冷机最低制冷温度与深低温回热器损失机理研究,指明了单级斯特林脉管制冷机的最低制冷温度。在此基础上拓展了回热式制冷动态声-力-电耦合方法,并成功指导多款高性能制冷机的研发。最后基于低温制冷机在低温液体存储方面进行应用探索,提出了一种绝热材料真空度表征方法,并建立了高精度液氢存储热力行为预测模型。三方面的研究工作明确了深低温回热式制冷高效运行所需的工作条件,破解回热式制冷实际工况下最低制冷温度优于理想工况的困局,为我国深空探测望远镜项目的顺利实施贡献绵薄之力。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
3

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
4

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
5

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021

王博的其他基金

批准号:31801537
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11305259
批准年份:2013
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81701586
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11701027
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21603214
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50906036
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1736103
批准年份:2017
资助金额:67.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51408595
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51905543
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31770570
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:71804010
批准年份:2018
资助金额:19.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61903110
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71804070
批准年份:2018
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51709065
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81870445
批准年份:2018
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:51579226
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:41401616
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11673059
批准年份:2016
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:41701531
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41572010
批准年份:2015
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:11872211
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:61803162
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61673060
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:11147183
批准年份:2011
资助金额:5.00
项目类别:专项基金项目
批准号:11304044
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51701114
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61104189
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21502036
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31100315
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51905389
批准年份:2019
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31470494
批准年份:2014
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:81901755
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81502967
批准年份:2015
资助金额:17.90
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21402182
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21868011
批准年份:2018
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:71903157
批准年份:2019
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31401821
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71303069
批准年份:2013
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41172197
批准年份:2011
资助金额:77.00
项目类别:面上项目
批准号:11503043
批准年份:2015
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81800343
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81270521
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:21471018
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:11873085
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:11103072
批准年份:2011
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41504056
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11802319
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40802043
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21201018
批准年份:2012
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11701091
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51405487
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51701122
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51604089
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30700772
批准年份:2007
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61105072
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10802016
批准年份:2008
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51708037
批准年份:2017
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61300206
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21806006
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41002006
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21672203
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:11372062
批准年份:2013
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:81100103
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41772225
批准年份:2017
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:41306146
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51709116
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61603176
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81402106
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

空间用液氦温区高效复合型回热式低温制冷机理研究

批准号:51376157
批准年份:2013
负责人:甘智华
学科分类:E0601
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
2

高效率混合工质回热式低温制冷法研究

批准号:50106013
批准年份:2001
负责人:甘智华
学科分类:E0601
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
3

高频大功率回热制冷机理研究

批准号:50776076
批准年份:2007
负责人:邱利民
学科分类:E0601
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
4

深冷温区多级混合结构脉冲管制冷机高效运行机理研究

批准号:51576205
批准年份:2015
负责人:王晓涛
学科分类:E0601
资助金额:64.00
项目类别:面上项目