http://images.people.overclockers.ru/202071.jpg
Есть "задумка" изготовить. Возможно кто-то знаком с чем-то подобным "практически"?... Возникают некоторые вопросы.
1. Отношение объёмов сжатия - расширения (теоретически принимается 3-3.5) а сколько необходимо на самом деле ?
2. Подводимая мощность? (прототип имеет поршень "сжатия" 70мм ход 52мм)
3. Электропроводность гелия?

foga Нда, вы точно уверены что хотите это делать? Там давления в рабочей камере 30-50ат! Мощностя начинаются от 1кВт и выше.
Да и гелий сам по себе очень дорог и "капризен" - чтоб его сделать жидким нужно потратить раз в 20-30 больше энергии чем для ожижения азота.
Кстати, вот промышленный образцы: http://www.actan.ru/powercooler.html - правда "малышки"? Особенно обратите внимание на "потребляемую мощность" и "Холодопроизводительность".

Начнем с того, что гелий ожижать не требуется. Гелий служит рабочим телом цикла. Холодопроизводительность выше 300-400Вт при 80К не нужна, отсюда и требуемая мощность привода... (чем ниже температура, тем естественно больше "вложений")

Цитирую "Стирлинга машины" и "Криогенная техника" - В 1945г. на двигателе мощностью 0,735 КВт работающем по циклу холодильной машины была достигнута температура 83К. (но, не сказанна производительность)
Производительность машины "Филипс" с диаметром поршня 70мм, ходом поршня 52мм, n=1440об/мин, Pмак=3,44Мн/м^ и Рмин=1,44Мн/м^ состовляет 5,5л/ч жидкого воздуха. Удельный расход энергии состовляет 1-1,2КВт ч/кг.

И если смотреть на эти параметры, ничего "запредельного" не видать. Тем более отказавшись от "сальника" и делая "герметичный сухой" компрессор, давление в картере можно держать около Рмин и тем самым значительно снизить мощность привода. (отсюда и вопрос о электропроводности гелия).

Эм, итак:
5.5л/ч это равно 1.5 кубика(кубических сантиметра) в секунду. Тоесть чуть больше чем треть чайной ложки в секунду.
Также, 1.2кВт*ч/кг - это при производительность в 5.39кг воздуха в час будет около 6.5кВт*ч электричества.
ТОЕСТЬ - движок мощностью 7кВт с аппаратом "Филипса" будет выдавать полтора кубика жидкого водуха в секунду.
Про давление я вам уже говорил - в среднем 30ат, лучше конечно повыше.

Хорошо ... Нашёл данные по производительности (видимо этой установки "Филипса" - 5л/ч) при 77К даёт 2100КДж/ч холода, это получается где-то 580Вт (если не ошибаюсь..). Это "теоретическая расчетная" мощность приблизительно 1800Вт. Ну вот, начинает складываться картинка. Мощность 6.5КВт к 600Вт холода (11/1), выход 600Вт к 5л (120Вт данного холода необходимо на 1л). И так есть хоть какие-то "орентиры".

Как это реализовали ребята на кафедре для получения жидкого азота:
1. Предварительный мембранный разделитель с выходом в 95% и давлением в районе 7-10 атм.
2. Парокомпрессионный цикл с многокомпонентным рабочим телом.
3. Теплообменник "труба-в-трубе" на три контура. Внешний - обратный поток МРТ. Два внутренних - прямой поток МРТ и поток азота.

В результате, на выходе из теплообменника имеем жидкий азот. Так как давление сбрасывается до 1 атм, он идёт в виде парожидкостной фазы, холод пара не используется и эффективность ниже, но, в целом система куда как проще чем если регенерировать холод.

Минусы:
Нужно поджимать азот до давления 7-10 атм.
Нужно подбирать рабочее тело.
Система не обеспечивает должной очистки от воды и CO2, поэтому время работы ограничено несколькими часами. Потом теплообменник забивается льдом и углекислотой и требуется оттайка.

Плюсы:
Система занимает места чуть меньше чем небольшой шкаф и чуть больше чем небольшой холодильник.
Выход азота можно наращивать экстенсивно.
Если, вместо мембранного разделителя, установить простой компрессор - получится ожижитель воздуха.

Особая благодарность Big_Sam'у за его каскад, использованный при изготовлении ожижителя.

Добавлено спустя 4 минуты 50 секунд:
foga, я бы крайне не рекомендовал смотреть в сторону бессальниковых машин. Всё тепло, выделяемое электродвигателем, поступит к рабочему телу. А это нехорошо.
Вообще - конструкция стирлинга никак не относится к бытовым аппаратам. Военные, лабораторные, медицинские - но никак не домашние.
Ещё раз подумайте о парокомпрессионном цикле, если важна цель. Если важен процесс, то, конечно, вопрос снимаю.

Процесс ... Если я правильно понял вышеизложенное, ребята несколько необычно организовали "каскадный цикл". ( и чесно говоря, мне не кажется "автокаскад" на температуру 100-120К простым.)

foga, относительно Стирлинга цикл прост, как сибирский валенок. Ответственно заявляю.
У меня есть в наличии пара стирлингов с советских истребителей. Так они дюже сложные, неремонтопригодные и с крайне небольшим ресурсом, в общем-то. Очень непросто добиться долговечности и работоспособности у устройства с такими температурными градиентами.

А разве кто спорит? (хотя наверно стоило-бы прикинуть цену установки и "энергозатраты цикла" на 1л ...) Но всё-таки хочется Стирлинг. Да и с полной уверенностью могу сказать, "экзотические низкотемпературные РТ" мне не доступны, не знаю каким ветром занесло в мои края R23, весной этого года, на вопрос о реолезации 1-2 кг, мне было предложенно взять минимально 1 баллон 30кг по 1т. руб/кг. Ну а метан видимо по болоту с перевёрнутой банкой, пузырики ловить...
Вопрос о электропроводности газа снят -0,8 КВ/мм при "нормальном давлении" . Будет герметичный, проще разместить теплообменник в (на) корпусе, чем бороться с утечками в сальнике под давлением в 12-15кг/см^.
Вопрос по отношению объёмов остался.

foga, давай конкретные цифры ТЗ - будем считать.
Нужно - температура холодильника, температура нагревателя.
300/80 или шире диапазон?

Шире не надо (отношения 3,65-3,75 вполне). n=950 об/мин. угол фазы коленвала= 90 гр. Холодопроизводительность = не известна (не хочу показаться "назойливым" - исходя из мощности привода 2.2КВт). среднее давление 2Мпа.
Ход поршня 52мм ,если возможно, применить к расчёту- коленвал уже изготовлен .

foga, сейчас сильно занят. Обязательно отвечу, как будет хоть немного времени для расчётов.

foga, расскажи поподробнее о конструкции регенератора. В общем случае, чем хуже он будет работать, тем выше придётся поднимать рабочее давление, соответственно, повышая рабочую температуру.
Сильно увеличивать степень сжатия я смысла не вижу. Если регенератор будет работать плохо, никакой степенью сжатия это не скомпенсировать.

Предпологается "сечка" из тонкой ( 0.05-0.1мм) медной проволки в картонной гильзе, спекаться не будет. Не уверен что найду бронзовую сетку "сатинного плетения". "Горячий" теплообменник - медь, "холодный"- бронза.
Прикинул по поводу "сальника", всё-же ты прав, среднее КПД электродвигателя 80-85% и проще подбирать привод. (если не хватит мощности)
Посчитать-то я пытался, да заблудился в тригонометрии...