脈沖管冰箱是許多需要低溫的學(xué)科的關(guān)鍵技術(shù)。這些冰箱主導(dǎo)了大多數(shù)現(xiàn)代低溫恒溫器的總功耗，包括那些使用額外冷卻級(jí)達(dá)到毫開爾文溫度的冰箱。在最先進(jìn)的商用脈沖管制冷機(jī)中，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)和制冷機(jī)之間的聲耦合是固定的，并優(yōu)化為在基本溫度下運(yùn)行。鑒于此，來自美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的Ryan Snodgrass研究發(fā)現(xiàn)這種優(yōu)化是不正確的，這會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)功耗浪費(fèi)和冷卻速度減慢。
文章要點(diǎn)：
1) 該研究證實(shí)，通過開發(fā)出分析表達(dá)式來證明聲學(xué)調(diào)諧作為溫度函數(shù)的必要性，并對(duì)商用脈沖管制冷機(jī)的聲學(xué)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)優(yōu)化，研究表明冷卻速度可以提高到原始值的1.7到3.5倍；
2) 此外，該研究聲功率測(cè)量表明，損耗機(jī)制——而不是壓縮機(jī)的容量——限制了高溫下的最大冷卻能力，這表明未來可以實(shí)現(xiàn)更快的冷卻速度，同時(shí)，該研究對(duì)低溫的可及性和量子計(jì)算等許多學(xué)科的研究都具有意義。
參考資料：
Snodgrass, R., Kotsubo, V., Backhaus, S. et al. Dynamic acoustic optimization of pulse tube refrigerators for rapid cooldown. Nat. Commun.(2024).
DOI：10.1038/s41467-024-47561-5
https://doi.org/10.1038/s41467-024-47561-5
