两级独立预冷的液氦温区小型JT制冷系统热力学分析及初步性能测试

摘要

空间液氦温区机械制冷技术是深空探测、量子导航等空间应用的关键技术之一。针对两级独立预冷的JT(Joule-Thomson)制冷循环系统,从热力学的角度探讨两级预冷所需的制冷量及JT侧压缩机所需的功耗。分析在不同的第二级预冷温度(18~22 K)下,高压压力对JT侧制冷机所需一二级预冷量及在液氦温区能够提供的最大制冷量的影响。搭建实验台进行性能测试,初步实验结果表明,该低温制冷系统在不同工况下可以在4.70 K提供约24 mW或者在4.18 K提供约12 mW的制冷量。