大型4.5K氦液化装置，采用氦透平逆布雷顿制冷循环来获得相应的制冷能力，先通过氦压缩机来获得高压氦气，部分高压氦气在透平膨胀机中膨胀制冷，其余高压氦气在多级热交换器中逐级冷却，最后通过焦-汤节流阀节流后获得液氦，所获得的液氦直接作为产品输出，这样的制冷设备称作氦液化器。

氦液化器的主要设备包括：氦压缩机、氦气滤油器、4.5K冷箱、控制系统、液氦杜瓦、冷箱到液氦杜瓦的同轴传输管、氦气缓冲罐。其中4.5K冷箱为真空绝热冷箱，冷箱中包含有多级换热器、氦透平膨胀机、内吸附筒、低温阀门、测量元件等部件。

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