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冷链的研制及其热传导性能的试验研究材料工程学
何兴伟 吴明勋 吴亦农 纪国林 曲晓萍
摘要：在空间机械制冷系统中，面对大规模焦平面探测器的使用，为了达到探测器温度匀称性的要求、实现大冷量的有效传输，并减小制冷机的振动可能对 不同材料间热导率与温度间的关系
12 冷链的研制
以高纯铜为材料来研制冷链，其原料的主要结构形式可有两种考虑，即铜丝和铜片。
以往的讨论表明，以铜丝作为材料来研制冷链，其头部的固定将会特别困难，而为了达到很好的传热效果，以及从冷链的牢靠性上考虑，需将铜丝捆绑在一起，这时会发觉，冷链将变得很硬，从而失去我们所需要的柔性。因此，我们选择铜片作为研制冷链的原料。
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图2所示为我们研制的冷链样品的实物照片。在研制过程中，我们选择了厚度为01mm，经过退火处理的高纯铜片为原料，依据高纯铜的相关物性作了初步计算，以确定铜片的相关尺寸，接下来将铜片切割成我们所需要的尺寸，然后采纳特别的焊接工艺将铜片两端焊接在一起，最终在焊接好的两端打孔，用以固定冷链。
2 冷链的试验样品冷链研制完成后，其最重要的性能就是它在低温下的热传导性能，即冷链的低温热导率。为此，我们设计了专用的液氮杜瓦，并进行了充分的试验，获得了大量的数据。
21 冷链试验用液氮杜瓦的设计
液氮杜瓦基本结构如图3所示，主要由内胆和外壳组成。试验时，中间利用分子泵机组抽真空，使其保持较高真空状态；为了防止液氮的过度蒸发，在杜瓦内胆上包有多层绝热层，从而大大减小液氮杜瓦内胆与外壳之间的辐射换热。
冷链一端安装在杜瓦内胆的底部，而另一端悬空，上面装有两只铂电阻和一只加热片，其电极引线通过液氮杜瓦外壳上的密封插座引出。
22 冷链的试验
冷链安装在试验液氮杜瓦内，并连接好测温铂电阻及加热片引线，同时在杜瓦外部连接两只万用表来测量铂电阻的阻值变化，另外串接一台稳压电源和一只万用表，用以实现对加热片加热，然后便可开头试验。
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测量冷链低温热导率的试验过程大致可分为三个阶段：
第一阶段为杜瓦抽真空阶段。利用与杜瓦抽气口相连的分子泵抽气机组，使杜瓦内真空度达到1×10-4Pa以下后，便可进行其次阶段的工作。
其次阶段为降温阶段。在杜瓦内加入液氮，同时记录铂电阻的阻值变化状况。待铂电阻的阻值稳定后，便可进行第三阶段工作。
第三阶段为加热阶段。利用稳压源和万用表，向加热片通入电流，使加热片获得恒定的加热功率，同时记录铂电阻的电阻变化状况，待稳定后便可停止加热。
为了获得更牢靠的结果，可转变加热片的加热功率，以获得多组冷链的传热数据，从而为数据处理供应足够的资源。
3 试验数据的处理在试验过程中，冷链的传热性能通过安装在其上的两个铂电阻和一个加热片来反映。铂电阻的阻值通过高精度万用表测得，然后与铂电阻的标定值进行比较，从而得出任意时刻精确     的温度值。加热片的加热功率则通过恒流源和高精度万用表来掌握，利用测得的加热片的电阻值，以及万用表测得的电流值，由公式
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精确     计算得出。
图4所示为其中一次试验过程中记录的冷链两端的温度变化状况，以及加热后的温度变化状况。图中，曲线B和曲线C所示分别为铂电阻4