10kW@20K整个制冷机系统三维图如下所示。整个系统大致分为5个部分,按图中所示数字依次为:1.黄色部分为两台排气压力达到20bar以上的压缩机;2.红色部分为滤油系统和气体控制面板;3.蓝色容器为冷箱;4.浅蓝色容器为模拟负载:;5:绿色为现场控制柜。

10kW@20K氦制冷机三维图

在专项立项后,项目组成员先后突破了高速氦透平膨胀机稳定性、超低漏率铝板翅式换热器设计制造、高精滤油系统设计、气动低温调节阀制造以及集成调控五大核心关键技术,实现了对氦透平膨胀机、冷箱系统、控制系统的研制,并结合流程设计与仿真,在理化所廊坊基地顺利完成低温制冷设备集成总装与调试工作,成功研制出国内首台制冷量超过10kW@20K的液氢温度级大型低温制冷机,如下图所示。其中左上为制冷机冷箱及氦透平膨胀机,左下为氦气压缩机,右上为高精滤油系统,右下为氦气监控系统。其关键设备氦透平膨胀机、超低漏率铝板翅式换热器、高精滤油系统等均为自主研制。其中自主研制的氦气体轴承透平膨胀机的稳定运行转速达到10万转/分,绝热效率达到70%以上,性能达到国际水平。该大型低温制冷设备经过连续三天稳定运行和性能测试,表明其稳定性和主要性能指标达到了国际先进水平。
 
  
 
10kW@20K氦制冷机实物图

 
10kW@20K大型低温制冷设备的成功研制,标志着我国自主设计与制造液氢温度级大型低温制冷设备能力的形成,可以满足未来国家战略高技术发展的需求;对我国打破垄断,自主研发大型低温制冷设备,特别是对液氦温度乃至超流氦温度大型低温氦制冷系统的研制奠定了技术基础和工业基础;对我国高新科学技术的发展具有重要的支撑作用。
 

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