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基于磁熱效應的固態制冷技術-磁制冷技術，具有綠色環保、潛在高效、噪音小、振動小等特點，有望成為最具競爭力和最有應用前景的制冷技術之一。由于空間探測器等技術的需求，絕熱去磁低溫技術得以快速地發展，隨后室溫磁制冷技術逐漸興起。本文結合旋轉式Halbach磁路技術與多軸同步控制技術，搭建出一臺小體積、旋轉內磁體式室溫磁制冷系統，并進行了初步實驗研究。
大型低溫制冷系統是相對于脈沖管制冷機、G-M 制冷機以及斯特林制冷機等小型制冷機而言的，它是以膨脹機為核心產冷部件、并形成回路的制冷系統。其中大型氦低溫系統（主要包括氦制冷機和氦液化器）是指以氦為工質采用透平膨脹機的大型低溫系統。其被廣泛應用于散裂中子源、正負電子對撞機和超導托卡馬克等大科學裝置中，目的是冷卻超導線圈等熱負載。伴隨低溫超導、核能與高能物理等科學技術近年來的迅猛發展，相關學科對大型氦制冷系統提出了新的要求，由于這些系統在運行中往往會產生熱脈沖，通過負載端傳導給制冷系統，從而對制冷系統產生熱沖擊，帶來系統工質壓力和質量流量的大幅波動，進而威脅壓縮機和透平等關鍵部件的安全運行?，F有的大型氦制冷系統的控制系統并不能很好的處理類似熱沖擊的較大擾動，使得大型氦制冷系統需要面對熱沖擊的新挑戰。為了應對此類挑戰，本文給出了一種基于模糊神經網絡方法的多變量協同控制策略。神經網絡控制具有學習功能，善于自適應自學習，能夠適應環境的變化自動修改控制參數，反應迅速，但魯棒性不高。而模糊控制具有高魯棒性的特點，因此，本文將兩者結合，建立了一個模糊神經網絡控制方法，期望能發揮出二者各自的優勢。
天然氣作為清潔燃料是汽油、柴油理想的替代品之一，液化天然氣（LNG）具有儲存密度高，儲存壓力低，行駛里程長的優點，廣泛應用于公交車、重卡等。LNG汽車的技術已經相對成熟，但是BOG的排放問題一直沒有很好解決。目前對BOG的處理方式為再冷凝和直接壓縮，這兩種工藝均需加裝壓縮機，換熱器等大型設備，其成本高昂且難以小型化，限制了LNG在小型汽車上的應用。天然氣的儲存方式有3種，分別為LNG；CNG（Compressed Natural Gas，壓縮天然氣）和ANG（Adsorpted NatureGas，吸附天然氣）。ANG存儲能力在中壓（4.5 MPa）下為200 V/V(標態下天然氣體積/吸附劑體積)；CNG的存儲能力為（24.8 MPa）220 V/V。本文利用ANG技術以解決LNG儲罐的BOG排放問題，設計了一套高比表面積活性炭吸附裝置及其配套測試系統，用以分析吸附儲罐對BOG的存儲能力。
熱管作為一種被動式傳熱裝置，結構簡單，適應性強，造價低廉，其有效果導熱系數高達銅、鋁等常用型金屬的幾十倍，因此，被廣泛應用于電子冷卻、太陽能、核電站、地熱等領域。脈動熱管由Akachi在20世紀90年代提出，基本結構為具有多個U型彎的蛇形毛細管路，管道首尾相連的為閉式環路型（CLPHP），不相連的為開式環路型（OLPHP）。脈動熱管管路直徑小，汽液兩相容易以汽塞和液柱的形式存在，其工作依靠蒸發段和冷凝段的汽塞壓差形成的自激振蕩驅動，因而不需要常規熱管的吸液芯結構回液，而且也可以實現抗重力運行。本文研究鋁基常規單環路和冷凝段帶有傾斜連通通道的板式脈動熱管在不同充液率時的兩相流動特性以及傳熱性能隨加熱功率的變化規律，并對兩種管路結構進行對比，這在目前的研究中還未報道。
CSNS低溫系統完成了設備安裝，并隨即開始了調試工作?；诎踩紤]，工作人員先使用氦氣進行了五次降溫測試。在調試過程中不斷優化控制邏輯，確保降溫過程的平穩可靠，并實現了一鍵全自動降溫。4月開始，進行超臨界氫降溫測試的準備工作，包括氫系統配氣排放管路的漏率檢測、氫含量報警系統的校準、控制邏輯的優化等。在完成了氫安全的相關準備工作后，低溫系統于4月21日和25日分別進行了兩輪氫降溫測試，由于氫在33K附近存在劇烈的密度變化，導致溫度與壓力劇烈波動，給調試帶來了巨大的困難，測試失敗。經過對前兩輪測試數據的分析和經驗總結，工作人員采用了分階段降溫的方法并優化了壓力控制邏輯，最終在5月5日開始的第三次降溫測試中解決了溫度與壓力波動的問題，歷經28小時后成功完成了20K超臨界氫降溫。之后，低溫系統使用模擬負載分別加載了120W和160W的加熱器功率，模擬100kW質子束流產生的動態熱負荷，并在該狀態連續穩定運行了48小時，測試取得成功。在連續進行的8輪降溫測試過程中，低溫系統全體成員放棄節假日休息，保障了調試順利按進度完成。
BEPCII（北京正負電子對撞機重大改造項目）低溫系統采用2臺Linde公司制造的TCF50S制冷機，每套低溫系統分別由1臺ESD441 SFC型螺桿壓縮機、1臺TCF50S型500 W/4.5 K氦制冷機以及連接制冷機與超導設備之間的低溫傳輸管線和分配閥箱等組成。其中一臺制冷機(制冷機A)為超導磁體提供冷量，另一臺制冷機(制冷機B)為超導腔提供冷量，這兩套制冷機從2005年開始投入使用,到目前為止已經運行了12年之久。
乙烯是石油化工產業的核心，其產品占石化產品的70%以上。在較大型的乙烯儲運裝置中，常用的貯存方法是低溫常壓貯存方法。液態乙烯(liquid ethylene gas, LEG）的標準沸點是-104 ℃，在儲運過程中，外界熱量或其他能量的侵入會引起管路及儲罐內乙烯的蒸發，產生大量閃蒸汽(boil-off gas, BOG) 。為維持儲罐內壓力在設計范圍內，常采用再液化裝置處理過量的BOG。復疊式兩級壓縮兩次節流中間完全冷卻再液化循環應用廣泛。本文提出增加回熱器用以回收從閃蒸罐排出的飽和蒸汽的冷量，通過對改進前后的流程進行性能分析，發現系統COP和效率顯著提高。
在空間探測任務中，紅外、亞毫米波和X射線等探測器都需要深低溫的工作環境，以實現高精度的探測。4 K溫區是部分探測器的工作溫區，也是mK級溫區的制冷技術的預冷溫區，因此4 K溫區制冷技術是這些空間探測任務得以實現的關鍵技術之一。
本文在綜合考慮密封要求、重復使用工況和低安裝力矩要求的情況下，提出了一種低溫下重復使用低安裝力矩密封連接結構，對其密封結構進行了設計，并對安裝力矩與密封性能進行了仿真分析與試驗驗證，結果表明其具有緊固載荷小、密封漏率極低、在寬溫區條件下可重復使用的特點?？梢詽M足重復使用管路及其它系統的連接與密封要求。
液氦傳輸管線是大型氦低溫制冷設備中的關鍵部件，主要作用是傳輸低溫工質，而傳輸管線的保冷效果直接影響到系統冷量的輸出。目前，對于低溫管線通常采用高真空多層絕熱方式進行保冷。而作為高真空的壓力管道在進行傳輸過程中，對于剛度、強度和可靠性方面均要求較高。因此，在如何在保證強度、剛度的要求下，設計管線結構減少漏熱是核心技術難題。
近年來，隨著超導技術的發展、太空探索等科學項目的需要，氦制冷/液化系統發揮著越來越重要的作用。大型氦制冷系統由于結構部件較多，流程復雜且功耗大，因此建造的較少，這方面的理論模擬和研究工作也相對較少，并且很多研究成果和結論只適用于特定的流程結構，不具備通用性。為了減少系統熱力計算量，且快速找到使得系統性能最優的組合解，本文采用遺傳算法對一臺已有的氦制冷機進行優化分析，得到了對實際系統有指導意義的結論。
低溫流體廣泛應用于各種低溫換熱設備中，低溫測量技術在低溫研究中必不可少。和液氫等危險性高的低溫流體相比，液氮安全、無毒而且廉價，在實驗測量研究中經常被用來代替其它低溫介質以獲得共性的特征。本文采用裸裝的PT100貼片式鉑電阻溫度傳感器，對于裸裝溫度傳感器，溫度敏感介質鉑芯片直接與管道壁面接觸。由于溫感器的尺寸和管道尺寸的差異以及安裝過程中操作不當會導致溫度計與管壁之間的接觸面有完全接觸和非完全接觸兩種形式。本文擬利用Fluent軟件，建立數值計算模型，采用MIX多相流的流固耦合模型，并通過編寫UDF實現液氮的氣液相變，模擬溫度傳感器在兩種不同接觸方式、不同安裝位置、液氮不同流速以及不同管長條件下管道內液氮與管壁和傳感器之間的傳熱問題以及溫度傳感器的溫度變化規律。
500 W制冷機的設計模式為純制冷模式，設計制冷容量為550 W/4.5 K。氦氣經過壓縮機增壓，出口壓力1.4 MPa，制冷系統壓縮機為噴油螺桿壓縮機，油在壓縮機運行時起冷卻、潤滑、密封和降噪作用，噴入的油呈微滴狀，與被壓縮的氦氣混合，極大的換熱面積迅速吸收氦氣的壓縮熱，降低排氣溫度，提高壓縮機能效。不同壓縮機的出口含油量區別較大，500 W/4.5 K制冷機選用的壓縮機組經壓縮機自帶的除油裝置后可將出口氦氣含油量控制在5×10-6（W）以下。隨著制冷系統運行，系統溫度降低，這些雜質氣體會液化、固化，積聚在換熱器、管路、透平葉輪、傳感器、閥門等系統部件上，會惡化換熱器的性能，系統壓力損失將會增大，使系統功耗增大，系統運行穩定性受到影響，甚至會對系統部件造成損傷。氦低溫系統中氦氣的純凈程度將直接影響低溫系統運行時的穩定性和系統的可靠性。
目前超導線帶材主要用于繞制超導磁體。這些磁體除了已實現商業化的核磁共振成像（MRI）、核磁共振質譜儀（MRI）和實驗室用大型磁體外，還應用于一些特定的設施如大型強子對撞機和核實驗反應堆等設施中。良好的超導接頭對于未來超導線帶材的應用顯得十分重要。在低溫超導連接中常用到的鉛元素由于對環境以及人體有較大的不利影響，歐盟表示將會對其禁用，所以對于低溫超導連接的研究依然很有意義。首先介紹了超導接頭的常規結構，并對近期國內外超導接頭技術的一些最新研究狀況進行了概述，評價了幾種常用超導連接方法的原理和工藝特點，為今后超導接頭的制備提供依據。
HEPS-TF低溫波蕩器樣機選用鐠鐵硼作為磁鐵材料，磁鐵材料工作在液氮溫區，從而獲得更高的峰值場強和抗輻射退磁能力。穩定可靠的低溫系統是完成低溫波蕩器研制目標的先行條件。目前國際上常用的冷卻方式有兩種，一種是液氮循環方式，如ESRF，SOLEIL等，另一種是采用小型低溫制冷機形式，如SPring-8。小型低溫制冷機的設計方案中依靠制冷機冷頭和磁結構之間的熱傳導來獲得低溫，然而小型低溫制冷機的運轉往往會引起一定的振動，對光源質量產生影響。鑒于鐠鐵硼磁性材料隨溫度降低持續變優的性質，這里選擇過冷液氮閉循環的冷卻方案。
高頻脈沖管制冷機的低溫端沒有運動部件，具有結構緊湊、效率高、可靠性高、壽命長、振動噪聲小和電磁干擾小等優點，成為空間和軍事用低溫制冷機研究的一個重要方向。昆明物理所研制了大冷量同軸脈沖管制冷機，代號為C392。C392脈沖管制冷機采用高效Redlich結構動磁式線性壓縮機驅動，冷指采用單級同軸型結構，并為之研發了專用的輕量型控制器。對壓縮機和冷指結構進行了反復優化，在保證制冷性能不明顯衰減時，減小整機重量，實現緊湊化和輕量化設計。
本文針對目前冷鏈物流冷凍冷藏領域廣泛應用的R404A制冷系統，提出制冷壓縮機排出的高溫高壓制冷劑氣體與制冷劑過冷液體直接接觸凝結換熱的新型制冷循環，對該制冷循環的熱力性能進行分析，并與常規雙級壓縮制冷循環進行比較，得出的結論，為進一步深入研究和開發利用直接接觸凝結換熱制冷循環，拓展節能環保制冷循環在冷鏈物流冷凍冷藏領域的應用打下基礎。
脈管制冷機是回熱式低溫制冷機的一種，半個世紀以來，發展出不同的結構形式，主要包括基本型、小孔氣庫型、雙向進氣型和慣性管氣庫型脈管制冷機。伴隨著結構形式的改變，其制冷效率不斷增加。脈管制冷機采用氣體活塞代替排出器，同樣可以使回熱器獲得較好的相位，因此，脈管制冷機較斯特林制冷機、G-M制冷機具有低振動、高可靠性的內在優勢。有得有失，高機械可靠性的代價是部分聲功以熱量形式在慣性管氣庫耗散，因此，脈管制冷機本征效率為Tc/Th，達不到卡諾效率Tc/(Th-Tc)。這大大限制了脈管制冷機在較高制冷溫區(如LNG溫區)的應用，如何回收這部分在脈管熱端耗散聲功，成為近年脈管制冷機研究的一個趨勢。
低溫溫泵是種高真空泵，可以利用在表面上的冷凝和吸附的方法將氣體和水蒸氣從真空室中除掉。抽氣過程中，氣體不會經過低溫泵而會留在腔室里。障板能保護低溫板免受真空室的熱輻射。輻射屏包裹著冷頭，有一個鍍鎳外層，用來反射輻射的熱能；內層涂有專門的黑色涂層，可以防止熱量反射到冷板上。冷板外層是高光澤度鍍鎳處理，內層粘合吸附材料。冷板從功能上分為外表面冷凝排除氣體部分和內表面活性炭吸附排除氣體部分。O 2 、N2、 Ar等凝縮性氣體分子的絕大部分被擋在冷板外表面，并在其表面凝縮，而到達其內表面活性炭氣體分子則極少。
產品設計成型后，必須對產品進行可靠性試驗，產品可靠性試驗是激發潛在失效模式，提出改進措施，確定項目或系統是否滿足預先制定的可靠性要求的必須步驟?？煽啃栽囼炇菫榱舜_定已通過可靠性鑒定試驗而轉入批量生產的產品在規定的條件下是否達到規定可靠性要求，驗證產品的可靠性是否隨批量生產期間工藝，工裝，工作流程，零部件質量等因素的變化而降低。只有經過這些，產品性能才是可以信任的，產品的質量才是過硬的。
