石雅枝 李 奥 朱绍伟

(1同济大学机械与能源工程学院 上海 201804)

(2中船重工鹏力(南京)超低温技术有限公司 南京 211106)

1 引言

GM制冷机，即 Gifford-McMahon制冷机，是由W.E.Gifford和 H.O.McMahon于 1959年发明的一种回热式小型低温制冷机［1-2］，具有结构简单、运行可靠、性能稳定、转速低、操作方便等优点，其工作温度范围可从液氦温区至室温。GM制冷机广泛用于科学研究及低温电子学、红外探测器、低温泵等领域，如果在尺寸和重量上没有很高的要求，它在航天、材料、电子、通讯、医疗等方面也有极其广泛的用途。

对于GM制冷机，由于磁性蓄冷材料的研制，回热器在低于15 K时可以获得比较高的比热容，制冷机的性能获得了很大的改善。除了蓄冷材料外，制冷机的运行部件和运行参数对制冷机的影响也十分重要，如配气阀门的类型以及开闭时序对制冷机的性能有很大的影响，许多研究者在制冷机运行参数对制冷性能的影响方面进行了大量的实验研究工作［3-5］。

GM制冷机的结构特点之一是压缩机和制冷机冷头是分置，一般采用较低的转速来驱动制冷机冷头，提高膨胀率，增大气体压比，同时降低机械振动及噪声。理论上GM制冷机的制冷量随着运行频率的增大而变大，但是回热损失、空容积损失等也随着增大，转速过高同时也会加大制冷机的磨损，从而降低制冷机的寿命，所以调节运行频率是改善GM制冷机性能的重要手段之一，一般液氦温区的GM制冷机都需要依靠调节频率，并且都是在低频下得到制冷机的最佳性能，制冷机的频率调节范围一般在0.2¯1.2 Hz之间［6］。……