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蒸汽压缩制冷
中国成功自主研发首台万瓦级液氢温区低温制冷

  大型低温制冷设备是指制冷温度20K(-253℃)及以下、制冷量数百乃至万瓦以上,集精密加工、彩票网址大全气体轴承氦透平膨胀机技术、低温传热与绝热技术、高效安全集成调控技术为一体的低温制冷系统。

  中科院理化所研究员李青介绍,液氢温区的大型低温技术是一项长期影响中国航天事业和前沿科学发展的重大敏感技术,中科院科研人员在几十年低温技术积累的基础上,自主研制了一台技术指标为10kW/20K、氦透平膨胀机绝热效率70%的大型低温制冷设备。

  记者来到中科院理化技术研究所廊坊基地,见到一台高约3米、长约6米的卧式高真空绝热冷箱。“如果将冷箱想象成人体,换热器相当于皮肤,透平膨胀机相当于心脏,氦气相当于血液。”中科院理化技术研究所副研究员胡忠军说,压缩过后的氦气通过透平膨胀机时制冷,达到氢液化的温度。

  中国科学家此前已研制出2kW/20K大型低温制冷设备并已成功应用于航天产品性能测试。胡忠军说新的设备“肺活量更大了”。

  李青说,新设备突破了高速氦气体轴承透平膨胀机稳定性技术、超低漏率板翅式低温换热器设计和制造技术等关键技术,形成具有自主知识产权的核心技术及工艺包,综合性能达到国际先进水平,实现了中国在液氢温区万瓦级制冷量低温设备研发方面零的突破。

  这台设备可以满足未来大科学工程、航天工程等国家战略高技术发展的需要。李青举例说,低温运载火箭研制过程中,彩票网址大全设备既可以模拟太空环境测试部件,也可制造火箭高能燃料。

  验收专家、西安交通大学教授厉彦忠说,目前业界专门开发以氦气体轴承透平膨胀机为核心技术的氢氦液化与制冷设备的主要是瑞士Linde低温公司和法国Airliquid公司,中国自主研发的设备的稳定性虽有待检验,但单项技术指标已达到国际同等水平,并且成本下降了40%。

  厉彦忠说,中科院已启动大型低温制冷设备二期研制工作,将进行更低温区(液氦/超流氦)大型低温设备研制,“一旦研制成功,基本可覆盖物理领域的需求,同时还可参与国际竞争”。