Führende Bereiche wie Niedrigtemperatur-Supraleitung und Weltraumforschung stellen dringende Anforderungen an miniaturisierte, hochzuverlässige und langlebige Kühltechnologien im flüssigem Heliumtemperaturbereich. Mehrstufige Stirling-Pulsrohrkühler sind eine vielversprechende Lösung zur Erfüllung dieser Bedürfnisse. In diesem Artikel wurde ein dreistufiges Stirling-Pulsrohr-Kühlsystem mit thermisch gekoppelter Struktur entworfen und entwickelt. Das System verwendet eine von Zhongke Lihan hergestellte zweistufige Hochfrequenz-Stirlingkältemaschine (70 Hz) zur Vorkühlung der dritten Stufe und kann 5 W bei 70 K (d.h. 5 W Kühlleistung bei 70 K) und 2 W bei 32 K bereitstellen. Für die dritte Stufe wurde zunächst mit Sage ein vereinfachtes Kältemaschinenmodell erstellt, um die Schlüsselauslegungsparameter wie Betriebsfrequenz, Mitteldruck und Vorkühltemperatur zu bestimmen; anschließend wurde die dritte Stufe simulativ optimiert und schließlich der Entwurf und der Aufbau der experimentellen Plattform abgeschlossen. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass bei einem Mitteldruck von 1,4 MPa, einer Frequenz von 21 Hz und einer Gesamtleistung von etwa 370 W die minimale Temperatur am kalten Ende 5,16 K erreichen kann, bei typischer Kühlleistung von 50 mW bei 6 K und 102 mW bei 7 K.

dreistufig; flüssiges Heliumtemperaturbereich; Regenerator; Pulsrohrkühler