沈智峰，崔晓钰，王 军

(上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093)

1 前言

大多数红外探测器组件的运行往往要求较低的工作温度以及较短的制冷时间，而到达这种要求的技术手段有很多种，利用焦耳－汤姆逊节流致冷效应(以下简称J－T效应)的微型焦汤制冷器具备体积小、制冷温度低、降温速度快、低温端无运动部件、可靠性高等优点，将其应用于红外探测和成像设备中会是一种非常有效的制冷手段。

在气体液化和低温制冷技术中，利用实际气体的焦耳－汤姆逊节流致冷效应是一种最常用的方法，而且早在1895年，一次J－T效应节流制冷循环就用于工业上的气体液化［1］。微型J－T效应制冷器的研制始于20世纪50年代，它通常由逆流回热换热器、节流元件和蒸发器组成。一般采用管径细小(为 0.5～1 mm)的不锈钢管，管外绕肋片后再在芯轴上绕成螺旋管，不锈钢管的一端装有节流元件(固定或可调小孔、毛细管或多孔材料)，然后插入杜瓦管。节流后的气液混合物在杜瓦管底部(称为头部蒸发腔)蒸发制冷，杜瓦管内壁与芯轴间的环形缝隙是返流气体的通道，用返流的低压气体来预冷节流前的高压热气流［1］，如图1所示。

图1 具有逆流回热换热器的单级J－T效应制冷器Fig.1 One stage J－T crycooler

近年来，研究人员对微型J－T效应制冷器的结构、制冷系统及混合工质的运用三个方面都做了大量研究，这些研究都有力地推动了微型J－T效应制冷器的发展。

2 国内外研究现状及发展动态分析

2.1 J－T效应制冷器结构研究进展

节流元件作用是降压获取低温，主要结构形式有:微孔、多孔粉末冶金片、毛细管等。……