在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部“973”項(xiàng)目等支持下，由中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所熱聲課題組羅二倉(cāng)研究團(tuán)隊(duì)以及中科力函（深圳）熱聲技術(shù)有限責(zé)任公司聯(lián)合研發(fā)的kW級(jí)大功率脈沖管低溫制冷技術(shù)取得新進(jìn)展,相關(guān)文章發(fā)表在國(guó)際低溫刊物Cryogenics上 (J.Y.Hu, L.M.Zhang, J.Zhu, et al., A high-efficiency coaxial pulse tube cryocooler with 500W cooling capacity at 80K, Cryogenics, 2014, Online available)。

該大功率脈沖管低溫制冷機(jī)采用自主研發(fā)的10kW級(jí)往復(fù)直線壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊的同軸型kW級(jí)制冷量低溫脈沖管制冷機(jī)，在120K可以達(dá)到1200W以上的制冷量，在77K可以達(dá)到600W以上制冷量。在77K獲得500W以上時(shí)的相對(duì)卡諾效率為19%，在120K獲得1000W級(jí)制冷量時(shí)的相對(duì)卡諾效率則超過(guò)了20%。

目前，包括美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本以及中國(guó)等許多國(guó)家在內(nèi)的著名研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)都競(jìng)相開(kāi)展了大功率脈沖管制冷機(jī)的研究，但僅有美國(guó)的Praxair公司與CFIC公司合作研制出在77K超過(guò)500W制冷量的大功率脈沖管低溫?zé)崧曋评錂C(jī)，其相對(duì)卡諾效率在kW級(jí)時(shí)為14%左右，理化所研制的大功率脈沖管低溫制冷機(jī)比美國(guó)的效率高出30%，是目前報(bào)道的最高效率的大功率脈沖管熱聲低溫制冷機(jī)。

該研究工作是在課題組前期研制出國(guó)際上最高效率小功率脈沖管低溫?zé)崧曋评錂C(jī)（J.Y.Hu?, W.Dai，E.C.Luo,et al, Development of high efficiency Stirling-type pulse tube cryocoolers, Cryogenics(2010),50(9):603-607）的基礎(chǔ)上，提出了解決大尺度回?zé)崞骱兔}管不均勻流動(dòng)和傳熱損失的新方案，并以自主創(chuàng)新研制的大功率氣浮支撐直線壓縮機(jī)與脈沖管制冷熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的優(yōu)化匹配為基礎(chǔ)，從而在該大功率脈沖管制冷熱力特性研究方面取得了重要進(jìn)展和突破。

該大功率脈沖管低溫制冷機(jī)在天然氣液化（小型天然氣液化、LNG加氣站BOG氣體再冷凝）、高溫超導(dǎo)強(qiáng)電冷卻（高溫超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)儲(chǔ)能、超導(dǎo)變壓器冷卻等）以及小型液氮機(jī)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。小功率制冷機(jī)已由中科力函熱聲技術(shù)公司實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，在高溫超導(dǎo)濾波器、高溫超導(dǎo)SQUID、鍺探測(cè)器、紅外氣體分析儀上獲得應(yīng)用。

500W@77K大功率脈沖管低溫制冷機(jī)

10W@77K小功率脈沖管低溫制冷機(jī)