无油线性压缩机的频率特性和活塞偏移特性研究

李诚展, 李建国, 孙 建, 蔡京辉

(1.中国科学院大学,北京 100049;2.中国科学院理化技术研究所空间功热转换技术重点实验室,北京 100190)

随着技术的发展，电子电气设备在电子设备、发电厂、航天航空工业等领域被广泛应用，设备功率密度的提高使得散热量和热流密度均出现显著增长。然而由于设备本身结构的限制，传统的空冷式热沉和翅片结构不能有效地满足排热需求，因此需要寻求更加高效的冷却方式。微型蒸汽压缩式制冷循环以其显著的效率和优良的性能在电子冷却中有明显的优势[1]。Liang等[2]指出线性压缩机相比其他类型压缩机在电子冷却应用中有很多优势。线性压缩机摒弃了传统活塞压缩机中的传动机构[3]，采用线性电机直接驱动活塞运动，同时采用径轴向刚度较大的板弹簧作为径向支撑，活塞受到的径向力极小，保证活塞与气缸的间隙密封，减少了活塞受到的摩擦损失，压缩机机械效率得以提升，比传统的活塞压缩机总体效率高20%[4]。线性压缩机采用自由活塞结构，可通过改变活塞行程来对容量进行实时调节以适应外界热负荷的变化。但间隙密封技术的应用使得压缩腔内气体通过间隙向背压腔的泄漏，在一个周期内，压缩腔和背压腔之间时均泄漏量不为零，压缩腔平均压力和背压腔的压力存在压差，加之线性压缩机采用自由活塞结构使得活塞运动中心出现偏移[5]。这是线性压缩机的显著特点之一。活塞运动中心的偏移会使得在同样行程下压缩机容积效率下降；……