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脉冲管制冷机作为一种新型回热式制冷机,由于其低温端无运动部件,具有结构简单、机械振动小、成本低、可靠性高、寿命长等优点,特别是在抗电磁干扰、降低振动和长寿命方面优势明显,已引起世界各国的广泛重视,成为小型低温制冷技术研究中的前沿。
脉冲管制冷机具有突出的优点和广泛的工程应用前景,实用化和产品化是其必然的发展趋势。任何制冷机在实际应用前都必须解决其寿命问题,即要拥有制冷机的明确的应用寿命数据指标。但是目前自研制的脉管制冷机样机数量少、设计寿命长,如果按常规工作条件来开展统计寿命试验,得到产品的寿命分布及特征寿命,从样机数量、研制进度、试验费用来说都是不现实的,因此通过常用方法得到制冷机的寿命指标很困难。本文正是面对这一难题,利用脉冲管制冷机的主要失效机理来开展加速寿命试验,从而比较容易地得到制冷机的寿命指标,实现初步预测。
本文的工作主要包括以下几部分:
1.建立了寿命预测实验台。设计了实验系统中的一些关键部件,如:设计了把冷阱与吸附器集于一体的低温吸附器；设计了可以实现在线向系统中添加人造污染气的加气结构。还采取了其他措施,如给管道系统加热。
2.进行了源气及充气系统净化方法研究。采用高温真空烘烤、高纯氦气冲刷置换、低温吸附器等措施进行净化处理。研究验证了冲刷置换、低温吸附器的效果,探索了需要的冲刷次数、最佳的置换压力以及置换间隔需要的时间。
3.要想使实验结果准确,脉冲管制冷机充气前的烘烤处理是必不可少的。烘烤处理与温度和时间有很大关系,本文确定了要处理脉冲管制冷机至所要求的状况时不同温度下的时间长度。
4.在以上工作的基础上进行了脉冲管制冷机的寿命预测方法研究。通过测定脉冲管制冷机内的污染气体的成分、组成比例以及放气速率,探索出污染气体的放气规律；通过在线添加人造污染气,加速失效；确定脉冲管制冷机的预测寿命并进行验证。