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基于磁热效应的固态制冷技术-磁制冷技术，具有绿色环保、潜在高效、噪音小、振动小等特点，有望成为最具竞争力和最有应用前景的制冷技术之一。由于空间探测器等技术的需求，绝热去磁低温技术得以快速地发展，随后室温磁制冷技术逐渐兴起。本文结合旋转式Halbach磁路技术与多轴同步控制技术，搭建出一台小体积、旋转内磁体式室温磁制冷系统，并进行了初步实验研究。
大型低温制冷系统是相对于脉冲管制冷机、G-M 制冷机以及斯特林制冷机等小型制冷机而言的，它是以膨胀机为核心产冷部件、并形成回路的制冷系统。其中大型氦低温系统（主要包括氦制冷机和氦液化器）是指以氦为工质采用透平膨胀机的大型低温系统。其被广泛应用于散裂中子源、正负电子对撞机和超导托卡马克等大科学装置中，目的是冷却超导线圈等热负载。伴随低温超导、核能与高能物理等科学技术近年来的迅猛发展，相关学科对大型氦制冷系统提出了新的要求，由于这些系统在运行中往往会产生热脉冲，通过负载端传导给制冷系统，从而对制冷系统产生热冲击，带来系统工质压力和质量流量的大幅波动，进而威胁压缩机和透平等关键部件的安全运行。现有的大型氦制冷系统的控制系统并不能很好的处理类似热冲击的较大扰动，使得大型氦制冷系统需要面对热冲击的新挑战。为了应对此类挑战，本文给出了一种基于模糊神经网络方法的多变量协同控制策略。神经网络控制具有学习功能，善于自适应自学习，能够适应环境的变化自动修改控制参数，反应迅速，但鲁棒性不高。而模糊控制具有高鲁棒性的特点，因此，本文将两者结合，建立了一个模糊神经网络控制方法，期望能发挥出二者各自的优势。
天然气作为清洁燃料是汽油、柴油理想的替代品之一，液化天然气（LNG）具有储存密度高，储存压力低，行驶里程长的优点，广泛应用于公交车、重卡等。LNG汽车的技术已经相对成熟，但是BOG的排放问题一直没有很好解决。目前对BOG的处理方式为再冷凝和直接压缩，这两种工艺均需加装压缩机，换热器等大型设备，其成本高昂且难以小型化，限制了LNG在小型汽车上的应用。天然气的储存方式有3种，分别为LNG；CNG（Compressed Natural Gas，压缩天然气）和ANG（Adsorpted NatureGas，吸附天然气）。ANG存储能力在中压（4.5 MPa）下为200 V/V(标态下天然气体积/吸附剂体积)；CNG的存储能力为（24.8 MPa）220 V/V。本文利用ANG技术以解决LNG储罐的BOG排放问题，设计了一套高比表面积活性炭吸附装置及其配套测试系统，用以分析吸附储罐对BOG的存储能力。
热管作为一种被动式传热装置，结构简单，适应性强，造价低廉，其有效果导热系数高达铜、铝等常用型金属的几十倍，因此，被广泛应用于电子冷却、太阳能、核电站、地热等领域。脉动热管由Akachi在20世纪90年代提出，基本结构为具有多个U型弯的蛇形毛细管路，管道首尾相连的为闭式环路型（CLPHP），不相连的为开式环路型（OLPHP）。脉动热管管路直径小，汽液两相容易以汽塞和液柱的形式存在，其工作依靠蒸发段和冷凝段的汽塞压差形成的自激振荡驱动，因而不需要常规热管的吸液芯结构回液，而且也可以实现抗重力运行。本文研究铝基常规单环路和冷凝段带有倾斜连通通道的板式脉动热管在不同充液率时的两相流动特性以及传热性能随加热功率的变化规律，并对两种管路结构进行对比，这在目前的研究中还未报道。
CSNS低温系统完成了设备安装，并随即开始了调试工作?；诎踩悸?，工作人员先使用氦气进行了五次降温测试。在调试过程中不断优化控制逻辑，确保降温过程的平稳可靠，并实现了一键全自动降温。4月开始，进行超临界氢降温测试的准备工作，包括氢系统配气排放管路的漏率检测、氢含量报警系统的校准、控制逻辑的优化等。在完成了氢安全的相关准备工作后，低温系统于4月21日和25日分别进行了两轮氢降温测试，由于氢在33K附近存在剧烈的密度变化，导致温度与压力剧烈波动，给调试带来了巨大的困难，测试失败。经过对前两轮测试数据的分析和经验总结，工作人员采用了分阶段降温的方法并优化了压力控制逻辑，最终在5月5日开始的第三次降温测试中解决了温度与压力波动的问题，历经28小时后成功完成了20K超临界氢降温。之后，低温系统使用模拟负载分别加载了120W和160W的加热器功率，模拟100kW质子束流产生的动态热负荷，并在该状态连续稳定运行了48小时，测试取得成功。在连续进行的8轮降温测试过程中，低温系统全体成员放弃节假日休息，保障了调试顺利按进度完成。
BEPCII（北京正负电子对撞机重大改造项目）低温系统采用2台Linde公司制造的TCF50S制冷机，每套低温系统分别由1台ESD441 SFC型螺杆压缩机、1台TCF50S型500 W/4.5 K氦制冷机以及连接制冷机与超导设备之间的低温传输管线和分配阀箱等组成。其中一台制冷机(制冷机A)为超导磁体提供冷量，另一台制冷机(制冷机B)为超导腔提供冷量，这两套制冷机从2005年开始投入使用,到目前为止已经运行了12年之久。
乙烯是石油化工产业的核心，其产品占石化产品的70%以上。在较大型的乙烯储运装置中，常用的贮存方法是低温常压贮存方法。液态乙烯(liquid ethylene gas, LEG）的标准沸点是-104 ℃，在储运过程中，外界热量或其他能量的侵入会引起管路及储罐内乙烯的蒸发，产生大量闪蒸汽(boil-off gas, BOG) 。为维持储罐内压力在设计范围内，常采用再液化装置处理过量的BOG。复叠式两级压缩两次节流中间完全冷却再液化循环应用广泛。本文提出增加回热器用以回收从闪蒸罐排出的饱和蒸汽的冷量，通过对改进前后的流程进行性能分析，发现系统COP和效率显著提高。
在空间探测任务中，红外、亚毫米波和X射线等探测器都需要深低温的工作环境，以实现高精度的探测。4 K温区是部分探测器的工作温区，也是mK级温区的制冷技术的预冷温区，因此4 K温区制冷技术是这些空间探测任务得以实现的关键技术之一。
本文在综合考虑密封要求、重复使用工况和低安装力矩要求的情况下，提出了一种低温下重复使用低安装力矩密封连接结构，对其密封结构进行了设计，并对安装力矩与密封性能进行了仿真分析与试验验证，结果表明其具有紧固载荷小、密封漏率极低、在宽温区条件下可重复使用的特点?？梢月阒馗词褂霉苈芳捌渌低车牧佑朊芊庖?。
液氦传输管线是大型氦低温制冷设备中的关键部件，主要作用是传输低温工质，而传输管线的保冷效果直接影响到系统冷量的输出。目前，对于低温管线通常采用高真空多层绝热方式进行保冷。而作为高真空的压力管道在进行传输过程中，对于刚度、强度和可靠性方面均要求较高。因此，在如何在保证强度、刚度的要求下，设计管线结构减少漏热是核心技术难题。
近年来，随着超导技术的发展、太空探索等科学项目的需要，氦制冷/液化系统发挥着越来越重要的作用。大型氦制冷系统由于结构部件较多，流程复杂且功耗大，因此建造的较少，这方面的理论模拟和研究工作也相对较少，并且很多研究成果和结论只适用于特定的流程结构，不具备通用性。为了减少系统热力计算量，且快速找到使得系统性能最优的组合解，本文采用遗传算法对一台已有的氦制冷机进行优化分析，得到了对实际系统有指导意义的结论。
低温流体广泛应用于各种低温换热设备中，低温测量技术在低温研究中必不可少。和液氢等危险性高的低温流体相比，液氮安全、无毒而且廉价，在实验测量研究中经常被用来代替其它低温介质以获得共性的特征。本文采用裸装的PT100贴片式铂电阻温度传感器，对于裸装温度传感器，温度敏感介质铂芯片直接与管道壁面接触。由于温感器的尺寸和管道尺寸的差异以及安装过程中操作不当会导致温度计与管壁之间的接触面有完全接触和非完全接触两种形式。本文拟利用Fluent软件，建立数值计算模型，采用MIX多相流的流固耦合模型，并通过编写UDF实现液氮的气液相变，模拟温度传感器在两种不同接触方式、不同安装位置、液氮不同流速以及不同管长条件下管道内液氮与管壁和传感器之间的传热问题以及温度传感器的温度变化规律。
500 W制冷机的设计模式为纯制冷模式，设计制冷容量为550 W/4.5 K。氦气经过压缩机增压，出口压力1.4 MPa，制冷系统压缩机为喷油螺杆压缩机，油在压缩机运行时起冷却、润滑、密封和降噪作用，喷入的油呈微滴状，与被压缩的氦气混合，极大的换热面积迅速吸收氦气的压缩热，降低排气温度，提高压缩机能效。不同压缩机的出口含油量区别较大，500 W/4.5 K制冷机选用的压缩机组经压缩机自带的除油装置后可将出口氦气含油量控制在5×10-6（W）以下。随着制冷系统运行，系统温度降低，这些杂质气体会液化、固化，积聚在换热器、管路、透平叶轮、传感器、阀门等系统部件上，会恶化换热器的性能，系统压力损失将会增大，使系统功耗增大，系统运行稳定性受到影响，甚至会对系统部件造成损伤。氦低温系统中氦气的纯净程度将直接影响低温系统运行时的稳定性和系统的可靠性。
目前超导线带材主要用于绕制超导磁体。这些磁体除了已实现商业化的核磁共振成像（MRI）、核磁共振质谱仪（MRI）和实验室用大型磁体外，还应用于一些特定的设施如大型强子对撞机和核实验反应堆等设施中。良好的超导接头对于未来超导线带材的应用显得十分重要。在低温超导连接中常用到的铅元素由于对环境以及人体有较大的不利影响，欧盟表示将会对其禁用，所以对于低温超导连接的研究依然很有意义。首先介绍了超导接头的常规结构，并对近期国内外超导接头技术的一些最新研究状况进行了概述，评价了几种常用超导连接方法的原理和工艺特点，为今后超导接头的制备提供依据。
HEPS-TF低温波荡器样机选用镨铁硼作为磁铁材料，磁铁材料工作在液氮温区，从而获得更高的峰值场强和抗辐射退磁能力。稳定可靠的低温系统是完成低温波荡器研制目标的先行条件。目前国际上常用的冷却方式有两种，一种是液氮循环方式，如ESRF，SOLEIL等，另一种是采用小型低温制冷机形式，如SPring-8。小型低温制冷机的设计方案中依靠制冷机冷头和磁结构之间的热传导来获得低温，然而小型低温制冷机的运转往往会引起一定的振动，对光源质量产生影响。鉴于镨铁硼磁性材料随温度降低持续变优的性质，这里选择过冷液氮闭循环的冷却方案。
高频脉冲管制冷机的低温端没有运动部件，具有结构紧凑、效率高、可靠性高、寿命长、振动噪声小和电磁干扰小等优点，成为空间和军事用低温制冷机研究的一个重要方向。昆明物理所研制了大冷量同轴脉冲管制冷机，代号为C392。C392脉冲管制冷机采用高效Redlich结构动磁式线性压缩机驱动，冷指采用单级同轴型结构，并为之研发了专用的轻量型控制器。对压缩机和冷指结构进行了反复优化，在保证制冷性能不明显衰减时，减小整机重量，实现紧凑化和轻量化设计。
本文针对目前冷链物流冷冻冷藏领域广泛应用的R404A制冷系统，提出制冷压缩机排出的高温高压制冷剂气体与制冷剂过冷液体直接接触凝结换热的新型制冷循环，对该制冷循环的热力性能进行分析，并与常规双级压缩制冷循环进行比较，得出的结论，为进一步深入研究和开发利用直接接触凝结换热制冷循环，拓展节能环保制冷循环在冷链物流冷冻冷藏领域的应用打下基础。
脉管制冷机是回热式低温制冷机的一种，半个世纪以来，发展出不同的结构形式，主要包括基本型、小孔气库型、双向进气型和惯性管气库型脉管制冷机。伴随着结构形式的改变，其制冷效率不断增加。脉管制冷机采用气体活塞代替排出器，同样可以使回热器获得较好的相位，因此，脉管制冷机较斯特林制冷机、G-M制冷机具有低振动、高可靠性的内在优势。有得有失，高机械可靠性的代价是部分声功以热量形式在惯性管气库耗散，因此，脉管制冷机本征效率为Tc/Th，达不到卡诺效率Tc/(Th-Tc)。这大大限制了脉管制冷机在较高制冷温区(如LNG温区)的应用，如何回收这部分在脉管热端耗散声功，成为近年脉管制冷机研究的一个趋势。
低温温泵是种高真空泵，可以利用在表面上的冷凝和吸附的方法将气体和水蒸气从真空室中除掉。抽气过程中，气体不会经过低温泵而会留在腔室里。障板能?；さ臀掳迕馐苷婵帐业娜确?。辐射屏包裹着冷头，有一个镀镍外层，用来反射辐射的热能；内层涂有专门的黑色涂层，可以防止热量反射到冷板上。冷板外层是高光泽度镀镍处理，内层粘合吸附材料。冷板从功能上分为外表面冷凝排除气体部分和内表面活性炭吸附排除气体部分。O 2 、N2、 Ar等凝缩性气体分子的绝大部分被挡在冷板外表面，并在其表面凝缩，而到达其内表面活性炭气体分子则极少。
产品设计成型后，必须对产品进行可靠性试验，产品可靠性试验是激发潜在失效模式，提出改进措施，确定项目或系统是否满足预先制定的可靠性要求的必须步骤?？煽啃允匝槭俏巳范ㄒ淹ü煽啃约ㄊ匝槎肱可牟吩诠娑ǖ奶跫率欠翊锏焦娑煽啃砸?，验证产品的可靠性是否随批量生产期间工艺，工装，工作流程，零部件质量等因素的变化而降低。只有经过这些，产品性能才是可以信任的，产品的质量才是过硬的。
