第32卷 第1期低 温 与 超 导Vol.32 No.1 2004年2月Feb.2004CRYOGENICSANDSUPERCONDUCTIVITY
Ξ
空间逆布雷顿循环制冷机浅析
孙烨 侯予 黑丽民 陈纯正
(西安交通大学低温工程研究所,710049)
摘要:采用微型全动压气体轴承透平机械和金属紧凑式换热器的空间逆布雷顿循环制冷机,可获得10K～70K温度级1～5长寿命的优点。通过对逆布雷W的冷量,是空间应用领域内热力循环性能系数最好的制冷机之一。而且具有无振动、
顿循环制冷机系统和部件的改进,还可实现4.2K～10K温度下mW机的系统及主要部件,关键词:逆布雷顿循环 制冷机 透平机械
1 前言
,30年来得到了迅速发展。航天技术的许多方面,例如空间红外遥感及电子设备等,需要提供低温工作条件。为了满足航天技术对空间制冷技术不断提出的新要求,适应各种不同冷量、温度的需要,国内外在开发空间微型制冷技术方面进行了大量研究工作,不断推动航天科技的发展。空间应用的制冷机工作范围大约在1～10077～4.2K的区间内,用于卫星、宇宙飞船上的微型低温W
制冷机由于其特殊的使用场所,有着严格的要求:热效率高—减少输入能量及重量;可靠性高—保证长时间运行;振动小—减少对于探测仪定位与精度的影响;安装灵活—适应不同机械表面的要求;能够抵御发射及轨道运行时的冲击。
目前G-M制冷机、斯特林制冷机、脉管制冷机以及逆布雷顿循环制冷机基本都能满足上述要求并已实现成功运行,但各有利弊。今后一个阶段研究的重点将在提高系统的稳定性、增加运行寿命、扩展工作范围、改善性能、简化系统并降低费用上。特别是制冷机的工作寿命,目前有的要求工作寿命长达10～15年(例如美国NASA地球观测系统、空间红外望远镜装置等)。特别是逆布雷顿循环制冷机,它的工作范围很宽,而且由于其自身的特点,在制冷机的微型化、长寿命、低振动,制冷温度和冷量范围上有着不可替代的优势。
美国于80年代中期开始透平—逆布雷顿制冷机的研制,在透平—逆布雷顿循环制冷机的基础理论和试验研究方面都取得了巨大进展,NASA与Creare公司已研究出制冷温度4.2-70K,冷量1-5W,寿命>5年的逆布雷顿制冷机,而且在工程应用方面也获得了一定的成功,已将其应用到哈勃望远镜的空间红外望远镜装置上。目前,美国正在开发第二代新型动压气体轴承的空间微型透平—逆布雷顿循环制冷机;欧洲宇航局也于近年开始了空间透平—逆布雷顿循环制冷机的研究,并取得了一定的研究成果。
2 单级逆布雷顿循环制冷机系统
采用单级逆布雷顿循环的制冷系统基本循环包括等熵压缩、等压冷却、等熵膨胀和等压吸热四个过程,利用气体状态在制冷机内循环变化,实现把热量从低温物体不断转移到高温物体。在逆布雷顿制冷机中,采用全动压气体轴承高速透平机械、轻质主轴以及精确的转子动平衡可以保证制冷机的微振动运行;由于运动部件少,保证了系统的结构简单;透平机械和紧凑式换热器的使用使得系统的整体重量较小;系统的各个部件相互独立,只是依靠工质循环连接,所以各个部件可以相对独立的优化,在组装各个部件及与其它系统相连接时都比较灵活。单级逆布雷顿循环的基本流程如图1所示。
Ξ基金项目:国防科学技术工业委员会民用航天预研技术发展基金资助项目;国家自然科学基金资助项目(50206015)。收稿日期:2003-10-18
第1期 孙烨等:空间逆布雷顿循环制冷机浅析 49
3 制冷机主要部件
逆布雷顿循环制冷机主要部件包括具有较低输
入电压的交流感应电机;采用全动压气体轴承的高速
透平膨胀机及增压机;高效、紧凑的全金属换热器。
3.1压缩机:在能量较高的循环中,通常在压缩
机中采用感应电机就可满足要求,其原理是通过主轴
上的狭缝感生电流。(
图1 单级逆布雷顿循环制冷机流程图。所以在温度更
高效率的关键。
3.2透平膨胀机:,美国NASA采用Creare公司的5W 65K2所示。由于逆布雷顿循环制冷机中透平膨胀机的转速很高,,。由于透平膨胀机两端的温差很大,从冷端到热端的轴向导热带来了不可忽视的附加热负荷,所以在透平膨胀机的冷端和热端之间应采取一定的绝热措施,并且在主轴上装有一个密封装置用来防止透平气与同轴增压轮中的气体混合所引起的损失。
3.3换热器:通常低温下使用的换热器型式主要有翅片管式、板翅片以及孔板式。由于空间制冷机的特殊限制条件,其中一个主要的要求就是换热器的效率要足够高,以保证整个循环在低温环境、较小的压比下能够实现较高的效率,而且本身的尺寸和重量也应满足发射要求,因此孔板式换热器成为不二之选。
孔板式换热器的结构是由开有大量细孔的薄金属片作为传热元件,薄金属片之间有隔热材料分隔以削弱轴向导热,多层金属片与隔热材料交替,两端加以封头及管道形成。一般情况下,隔热材料应采用导热系数低的材料。但由于低温状态下,一些常用的有机材料性能会发生变化,如“冷脆”现象。因此实际应用中多采用不锈钢作为铜板之间的间隔材料,即全金属孔板式换热器。
一般孔板式换热器的效率可以达到97～98%,用于空间制冷的孔板式换热器效率还需更高,因此对于换热器的形式也需在基本形式的基础上加以改进。Creare
公司目前已经设计使用的一种改进型式为狭缝板
图2 透平膨胀机外观图 图3 狭缝板式逆流换热器
式换热器。这种换热器的结构为:同心布置的铜盘及铜环由薄壁不锈钢管支撑,如图3所示。每个铜盘上开有1060个狭缝,铜环上开有1500个狭缝,每块板的厚度为0.5mm,板之间的间隔为0.75mm。冷热流体分别从铜盘构成的圆柱形通道和铜环构成的环状通道相对流过,狭窄流道对流换热和铜的高导热系数以及铜板之间的不锈钢间隔起到了削弱轴向导热的作用,使得此种形式换热器的效率很高。孔板上的流道采用狭缝在流量、压降及板的厚度方面结果都要优于圆孔。当二者的传热率相比较时,圆孔时孔面积和传热系数的乘积要低于狭缝时二者乘积的40%。这种狭缝孔板式换热器的效率可达到0.99,压降也在可接受的范围内。
低 温 与 超 导 第32卷 50
与狭缝板式换热器类似,在另一新型的孔板式换热器—径向流换热器中,冷热流体径向流过两相邻平行板之间形成的通道。从初步研究结果表明,这种型式的换热器要比狭缝板式更轻巧—体积更小、重量更轻。此外,这种换热器的低矮造型更适合于空间应用。
除孔板式换热器外,现在正处于研究阶段的另一种高效换热器为平行板式换热器,这种换热器的结构较狭缝式换热器更为紧凑,工作范围为80～8K甚至更低,效率更可望达到99.6%。
4 适用于更低温度的逆布雷顿循环制冷机
利用单级逆布雷顿循环所能达到的温度范围有限,通常为1070K。、冷量更小,将会达到5～200mW 4～10K的区间,
,如图4所示,右
器,于是它的整体效率会更高。
除了将单级逆布雷顿循环系统改为多级循环外,关键是
要实施透平机械的小型化。对于低温下的透平机械而言,工作
能力以及空气动力损失都与其尺寸的三次方成正比,且与传
导有关的热力参数也与其尺寸成正比。所以温度越低,相对的
损失也就越大,系统整体效率降低。用于低温下的压缩机叶片
及主轴尺寸更小,转速更高。在最近的研究中,有两种方案可
以实现对于微型压缩机性能的要求:一种是在微型压缩机中
采用永磁体同步电机,这种电机在低温范围内效率要显著的
高于感应电机;另一种是仍旧使用感应电机,同时用磁轴承来
以提高压缩机的性能。
对于透平膨胀机来说,抑止热损失的有效途径就是降低
透平膨胀机的热端温度,这在单级循环中比较困难。但如果在透平膨胀机中用工作于低温下的交流电机来替代制动增压机,在低温下吸收透平的功率就可能实现。除此之外,主轴的粘滞损失、发电机线圈的阻抗损失及导线的损失与透平膨胀机的热损失相比就要小很多。
如果需要实现的温度更低,比如ESA的TRP中要求制冷系统的温度达到2～5K,用来冷却探头以及预冷次级开尔文制冷机,就需要两级以上的循环来实现。在设计中需要加入更多的透平膨胀机,使工质被预冷到足够低的温度,但系统也更为复杂。
另一种实现低温运动并保证效率的方法是采用混合式设计:令交流电机及轴承工作在高于透平转子的温度下,这时粘性摩擦热和电机铁损可以在较高的温度下排出,减小了冷端负荷。缺点是这种设计会使得透平交流电机的设计较为复杂。4 使用中间辐射器或中间级膨长机的低温制冷机流程代替气体轴承,
5 结论
采用交流感应电机、全动压气体轴承的高速透平机械以及全金属紧凑式换热器组成的逆布雷顿循环制冷机,已经可以满足绝大多数空间应用对于制冷量和工作温度的要求。为了追求更高的效率和可靠性,主要的改进在于关键部件的型式。目前,全金属紧凑式换热器中狭缝板式换热器的应用已臻于成熟,新型式的径向流式、平行板式换热器的应用也指日可待;近年来材料科学的发展使得采用永磁电机取代感应电机减少压缩机的损耗成为可能。这些都为实现逆布雷顿循环制冷机向更低温度、更小冷量迈进创造了条件。
从1998年起,西安交通大学制冷与低温工程系已确定以空间制冷技术作为低温学科科研的主要方向,对空间制冷技术中的关键问题进行了初步的理论研究和开拓性探索,在国内率先开始了针对空间微型透平
第1期 孙烨等:空间逆布雷顿循环制冷机浅析 51 —逆布雷顿制冷机的研究,并已建立了小型及微型透平—逆布雷顿制冷机试验台,为我国微型逆布雷顿循环制冷机的发展迈出了关键的第一步。
参 考 文 献
[1] JedrichN,etal.AMechanicalCryogenicCoolerfortheHubbleSpaceTelescope
[2] .ProgressontheDevelopmentofMiniatureTurbomachinesforLow-CapacityReverse-BraytonMcCormickJA,etal
Cryocoolers.Cryocoolers9,NewYork,1997
[3] SixsmithH,etal.SmallTurbo-BraytonCryocoolers,Adv.CEng.[4] NellisG,etal.TurboBraytonCoolerforaRangeofLoadsT.PatSPIE1998Conference
onInfraredTechnologyandApplications,SanD,[5] SwiftWL,etal.DevelopminBrowTemperatureApplications.Cryogenics,1999,
39:989-995
[6] MonofComponentsforLowCapacityReverseBraytonCryocoolers.Cryocoolers8,McCormickJNewYork,1995
[7] DolanFX,etal.ASingleStageReverseBraytonCryocooler:PerformanceandEnduranceTestsontheEngineering
.Cryocoolers9,NewYork,1997Model
[8] SwiftWL,etal.Single-StageReverseBraytonCryocooler:PerformanceoftheEngineeringModel.Cryocoolers8,
NewYork,1995
[9] CollaudinB,etal.Cryogenicsinspace:areviewofthemissionsandofthetechnologies.Cryogenics,2000,40:797-
819
[10] 陈长青.沈裕浩.低温换热器,北京:机械工业出版社,1993
TheDevelopmentofTurbo-BraytonCryocoolerforSpaceApplications
SunYe,HouYu,HeiLimin,ChenChunzheng
(InstituteofCryogenicsEngineering,Xi’anJiaotongUniversity,710049)
Abstract:MechanicalcryocoolerbasedontheTurboReverse-BraytonCycle(TRBC)hasbeendevelopedforspaceappli2cationsuntilrecently.LowTemperatureReverseBraytonCryocooler(LTRBC)employsminiaturehigh-speedturbo-ma2chinerywithself-actinggasbearingsandcompactmetalheatexchangersasthemaincomponentstoprovidehighcycleeffi2
～5Watthetemperaturebetween10K～70K.Negli2ciencyandreliability.SinglestageLTRBCcanprovideacoolingloadof1
giblevibrationandlonglife(>5years)arethefavoritefeaturesofLTRBC.Throughtheimprovementsofthekeyelements,LTRBCcanachievethecoolingloadof10-3～10-1Watthetemperaturebetween4.2K～10K.TheimportantcharacteristicsofthekeycomponentsandthedevelopmentofLTRBCtechnologyarediscussedinthispaper.
Keywords:Reversebraytoncycle,Cryocooler,Turbo-machinery
作者简介:孙烨,女,1980年生。西安交通大学制冷与低温工程系硕士研究生。主要研究方向为低温制冷机及换热器。
第32卷 第1期低 温 与 超 导Vol.32 No.1 2004年2月Feb.2004CRYOGENICSANDSUPERCONDUCTIVITY
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空间逆布雷顿循环制冷机浅析
孙烨 侯予 黑丽民 陈纯正
(西安交通大学低温工程研究所,710049)
摘要:采用微型全动压气体轴承透平机械和金属紧凑式换热器的空间逆布雷顿循环制冷机,可获得10K～70K温度级1～5长寿命的优点。通过对逆布雷W的冷量,是空间应用领域内热力循环性能系数最好的制冷机之一。而且具有无振动、
顿循环制冷机系统和部件的改进,还可实现4.2K～10K温度下mW机的系统及主要部件,关键词:逆布雷顿循环 制冷机 透平机械
1 前言
,30年来得到了迅速发展。航天技术的许多方面,例如空间红外遥感及电子设备等,需要提供低温工作条件。为了满足航天技术对空间制冷技术不断提出的新要求,适应各种不同冷量、温度的需要,国内外在开发空间微型制冷技术方面进行了大量研究工作,不断推动航天科技的发展。空间应用的制冷机工作范围大约在1～10077～4.2K的区间内,用于卫星、宇宙飞船上的微型低温W
制冷机由于其特殊的使用场所,有着严格的要求:热效率高—减少输入能量及重量;可靠性高—保证长时间运行;振动小—减少对于探测仪定位与精度的影响;安装灵活—适应不同机械表面的要求;能够抵御发射及轨道运行时的冲击。
目前G-M制冷机、斯特林制冷机、脉管制冷机以及逆布雷顿循环制冷机基本都能满足上述要求并已实现成功运行,但各有利弊。今后一个阶段研究的重点将在提高系统的稳定性、增加运行寿命、扩展工作范围、改善性能、简化系统并降低费用上。特别是制冷机的工作寿命,目前有的要求工作寿命长达10～15年(例如美国NASA地球观测系统、空间红外望远镜装置等)。特别是逆布雷顿循环制冷机,它的工作范围很宽,而且由于其自身的特点,在制冷机的微型化、长寿命、低振动,制冷温度和冷量范围上有着不可替代的优势。
美国于80年代中期开始透平—逆布雷顿制冷机的研制,在透平—逆布雷顿循环制冷机的基础理论和试验研究方面都取得了巨大进展,NASA与Creare公司已研究出制冷温度4.2-70K,冷量1-5W,寿命>5年的逆布雷顿制冷机,而且在工程应用方面也获得了一定的成功,已将其应用到哈勃望远镜的空间红外望远镜装置上。目前,美国正在开发第二代新型动压气体轴承的空间微型透平—逆布雷顿循环制冷机;欧洲宇航局也于近年开始了空间透平—逆布雷顿循环制冷机的研究,并取得了一定的研究成果。
2 单级逆布雷顿循环制冷机系统
采用单级逆布雷顿循环的制冷系统基本循环包括等熵压缩、等压冷却、等熵膨胀和等压吸热四个过程,利用气体状态在制冷机内循环变化,实现把热量从低温物体不断转移到高温物体。在逆布雷顿制冷机中,采用全动压气体轴承高速透平机械、轻质主轴以及精确的转子动平衡可以保证制冷机的微振动运行;由于运动部件少,保证了系统的结构简单;透平机械和紧凑式换热器的使用使得系统的整体重量较小;系统的各个部件相互独立,只是依靠工质循环连接,所以各个部件可以相对独立的优化,在组装各个部件及与其它系统相连接时都比较灵活。单级逆布雷顿循环的基本流程如图1所示。
Ξ基金项目:国防科学技术工业委员会民用航天预研技术发展基金资助项目;国家自然科学基金资助项目(50206015)。收稿日期:2003-10-18
第1期 孙烨等:空间逆布雷顿循环制冷机浅析 49
3 制冷机主要部件
逆布雷顿循环制冷机主要部件包括具有较低输
入电压的交流感应电机;采用全动压气体轴承的高速
透平膨胀机及增压机;高效、紧凑的全金属换热器。
3.1压缩机:在能量较高的循环中,通常在压缩
机中采用感应电机就可满足要求,其原理是通过主轴
上的狭缝感生电流。(
图1 单级逆布雷顿循环制冷机流程图。所以在温度更
高效率的关键。
3.2透平膨胀机:,美国NASA采用Creare公司的5W 65K2所示。由于逆布雷顿循环制冷机中透平膨胀机的转速很高,,。由于透平膨胀机两端的温差很大,从冷端到热端的轴向导热带来了不可忽视的附加热负荷,所以在透平膨胀机的冷端和热端之间应采取一定的绝热措施,并且在主轴上装有一个密封装置用来防止透平气与同轴增压轮中的气体混合所引起的损失。
3.3换热器:通常低温下使用的换热器型式主要有翅片管式、板翅片以及孔板式。由于空间制冷机的特殊限制条件,其中一个主要的要求就是换热器的效率要足够高,以保证整个循环在低温环境、较小的压比下能够实现较高的效率,而且本身的尺寸和重量也应满足发射要求,因此孔板式换热器成为不二之选。
孔板式换热器的结构是由开有大量细孔的薄金属片作为传热元件,薄金属片之间有隔热材料分隔以削弱轴向导热,多层金属片与隔热材料交替,两端加以封头及管道形成。一般情况下,隔热材料应采用导热系数低的材料。但由于低温状态下,一些常用的有机材料性能会发生变化,如“冷脆”现象。因此实际应用中多采用不锈钢作为铜板之间的间隔材料,即全金属孔板式换热器。
一般孔板式换热器的效率可以达到97～98%,用于空间制冷的孔板式换热器效率还需更高,因此对于换热器的形式也需在基本形式的基础上加以改进。Creare
公司目前已经设计使用的一种改进型式为狭缝板
图2 透平膨胀机外观图 图3 狭缝板式逆流换热器
式换热器。这种换热器的结构为:同心布置的铜盘及铜环由薄壁不锈钢管支撑,如图3所示。每个铜盘上开有1060个狭缝,铜环上开有1500个狭缝,每块板的厚度为0.5mm,板之间的间隔为0.75mm。冷热流体分别从铜盘构成的圆柱形通道和铜环构成的环状通道相对流过,狭窄流道对流换热和铜的高导热系数以及铜板之间的不锈钢间隔起到了削弱轴向导热的作用,使得此种形式换热器的效率很高。孔板上的流道采用狭缝在流量、压降及板的厚度方面结果都要优于圆孔。当二者的传热率相比较时,圆孔时孔面积和传热系数的乘积要低于狭缝时二者乘积的40%。这种狭缝孔板式换热器的效率可达到0.99,压降也在可接受的范围内。
低 温 与 超 导 第32卷 50
与狭缝板式换热器类似,在另一新型的孔板式换热器—径向流换热器中,冷热流体径向流过两相邻平行板之间形成的通道。从初步研究结果表明,这种型式的换热器要比狭缝板式更轻巧—体积更小、重量更轻。此外,这种换热器的低矮造型更适合于空间应用。
除孔板式换热器外,现在正处于研究阶段的另一种高效换热器为平行板式换热器,这种换热器的结构较狭缝式换热器更为紧凑,工作范围为80～8K甚至更低,效率更可望达到99.6%。
4 适用于更低温度的逆布雷顿循环制冷机
利用单级逆布雷顿循环所能达到的温度范围有限,通常为1070K。、冷量更小,将会达到5～200mW 4～10K的区间,
,如图4所示,右
器,于是它的整体效率会更高。
除了将单级逆布雷顿循环系统改为多级循环外,关键是
要实施透平机械的小型化。对于低温下的透平机械而言,工作
能力以及空气动力损失都与其尺寸的三次方成正比,且与传
导有关的热力参数也与其尺寸成正比。所以温度越低,相对的
损失也就越大,系统整体效率降低。用于低温下的压缩机叶片
及主轴尺寸更小,转速更高。在最近的研究中,有两种方案可
以实现对于微型压缩机性能的要求:一种是在微型压缩机中
采用永磁体同步电机,这种电机在低温范围内效率要显著的
高于感应电机;另一种是仍旧使用感应电机,同时用磁轴承来
以提高压缩机的性能。
对于透平膨胀机来说,抑止热损失的有效途径就是降低
透平膨胀机的热端温度,这在单级循环中比较困难。但如果在透平膨胀机中用工作于低温下的交流电机来替代制动增压机,在低温下吸收透平的功率就可能实现。除此之外,主轴的粘滞损失、发电机线圈的阻抗损失及导线的损失与透平膨胀机的热损失相比就要小很多。
如果需要实现的温度更低,比如ESA的TRP中要求制冷系统的温度达到2～5K,用来冷却探头以及预冷次级开尔文制冷机,就需要两级以上的循环来实现。在设计中需要加入更多的透平膨胀机,使工质被预冷到足够低的温度,但系统也更为复杂。
另一种实现低温运动并保证效率的方法是采用混合式设计:令交流电机及轴承工作在高于透平转子的温度下,这时粘性摩擦热和电机铁损可以在较高的温度下排出,减小了冷端负荷。缺点是这种设计会使得透平交流电机的设计较为复杂。4 使用中间辐射器或中间级膨长机的低温制冷机流程代替气体轴承,
5 结论
采用交流感应电机、全动压气体轴承的高速透平机械以及全金属紧凑式换热器组成的逆布雷顿循环制冷机,已经可以满足绝大多数空间应用对于制冷量和工作温度的要求。为了追求更高的效率和可靠性,主要的改进在于关键部件的型式。目前,全金属紧凑式换热器中狭缝板式换热器的应用已臻于成熟,新型式的径向流式、平行板式换热器的应用也指日可待;近年来材料科学的发展使得采用永磁电机取代感应电机减少压缩机的损耗成为可能。这些都为实现逆布雷顿循环制冷机向更低温度、更小冷量迈进创造了条件。
从1998年起,西安交通大学制冷与低温工程系已确定以空间制冷技术作为低温学科科研的主要方向,对空间制冷技术中的关键问题进行了初步的理论研究和开拓性探索,在国内率先开始了针对空间微型透平
第1期 孙烨等:空间逆布雷顿循环制冷机浅析 51 —逆布雷顿制冷机的研究,并已建立了小型及微型透平—逆布雷顿制冷机试验台,为我国微型逆布雷顿循环制冷机的发展迈出了关键的第一步。
参 考 文 献
[1] JedrichN,etal.AMechanicalCryogenicCoolerfortheHubbleSpaceTelescope
[2] .ProgressontheDevelopmentofMiniatureTurbomachinesforLow-CapacityReverse-BraytonMcCormickJA,etal
Cryocoolers.Cryocoolers9,NewYork,1997
[3] SixsmithH,etal.SmallTurbo-BraytonCryocoolers,Adv.CEng.[4] NellisG,etal.TurboBraytonCoolerforaRangeofLoadsT.PatSPIE1998Conference
onInfraredTechnologyandApplications,SanD,[5] SwiftWL,etal.DevelopminBrowTemperatureApplications.Cryogenics,1999,
39:989-995
[6] MonofComponentsforLowCapacityReverseBraytonCryocoolers.Cryocoolers8,McCormickJNewYork,1995
[7] DolanFX,etal.ASingleStageReverseBraytonCryocooler:PerformanceandEnduranceTestsontheEngineering
.Cryocoolers9,NewYork,1997Model
[8] SwiftWL,etal.Single-StageReverseBraytonCryocooler:PerformanceoftheEngineeringModel.Cryocoolers8,
NewYork,1995
[9] CollaudinB,etal.Cryogenicsinspace:areviewofthemissionsandofthetechnologies.Cryogenics,2000,40:797-
819
[10] 陈长青.沈裕浩.低温换热器,北京:机械工业出版社,1993
TheDevelopmentofTurbo-BraytonCryocoolerforSpaceApplications
SunYe,HouYu,HeiLimin,ChenChunzheng
(InstituteofCryogenicsEngineering,Xi’anJiaotongUniversity,710049)
Abstract:MechanicalcryocoolerbasedontheTurboReverse-BraytonCycle(TRBC)hasbeendevelopedforspaceappli2cationsuntilrecently.LowTemperatureReverseBraytonCryocooler(LTRBC)employsminiaturehigh-speedturbo-ma2chinerywithself-actinggasbearingsandcompactmetalheatexchangersasthemaincomponentstoprovidehighcycleeffi2
～5Watthetemperaturebetween10K～70K.Negli2ciencyandreliability.SinglestageLTRBCcanprovideacoolingloadof1
giblevibrationandlonglife(>5years)arethefavoritefeaturesofLTRBC.Throughtheimprovementsofthekeyelements,LTRBCcanachievethecoolingloadof10-3～10-1Watthetemperaturebetween4.2K～10K.TheimportantcharacteristicsofthekeycomponentsandthedevelopmentofLTRBCtechnologyarediscussedinthispaper.
Keywords:Reversebraytoncycle,Cryocooler,Turbo-machinery
作者简介:孙烨,女,1980年生。西安交通大学制冷与低温工程系硕士研究生。主要研究方向为低温制冷机及换热器。