由财政部支持、中科院理化所承擔的國家重大科研裝備“大型低溫制冷設備研制”項目于2015年4月29日在理化所廊坊基地順利通過驗收，中科院副院長張亞平參加驗收會議，會議由條件保障與财務局局長吳建國主持。

   大型低溫制冷設備是指制冷溫度20K（-253℃）及以下，制冷量幾百乃至萬瓦以上，集精密加工、氣體軸承氦透平膨脹機技術、低溫工程技術、高可靠安全連鎖調控系統爲一體的低溫制冷系統。大型低溫制冷設備的特點是制冷量大，關鍵的膨脹制冷部件隻能采用适合處理大流量工質的透平膨脹機械，透平膨脹機工作在環境溫度與低溫制冷溫度之間，面臨一系列特有的問題，如，最高達每分鍾幾十萬轉的超高轉速、工質流速達幾百米/秒、存在臨界失穩轉速，巨大溫度梯度條件下爲減小漏熱需要減小截面尺寸，而增加超高速運轉穩定剛度則需要加大截面尺寸。最爲重要的是如何在此苛刻工況條件下實現穩定、有效的支撐超高速旋轉的透平膨脹機轉子的方案與技術。常規軸承支撐方案無法應對超高速運行工況，隻有采用高速旋轉機械所形成的軸向與徑向氣體軸承，來懸浮支撐高速旋轉轉子，并且在運行期間，一直保持穩定的氣體軸承的支撐力。

核心設備：氦透平膨脹機

低溫系統關鍵技術組的研究人員針對10kW@20K氦氣制冷機，在多年來氣體軸承透平膨脹機實際設計、運行經驗基礎上，利用具有自主知識産權的高穩定性氣體軸承技術，結合三元流優化設計，充分考慮了該膨脹機流量大，壓降高的特點，對轉子系統及徑向、止推軸承進行了設計選型及校核，保證了工作轉速遠離臨界轉速區，止推軸承承載力大于轉子系統軸向力，滿足設備安全運轉要求。同時，針對噴嘴和工作輪的流通區域進行了數值模拟分析，得到了流動區域的壓力、溫度及速度分布圖，從結果中可以看出流通區域的溫度、壓力及速度場分布均勻合理，無明顯損失區域，出口狀态參數的預測滿足系統效率要求。繼而結合先進的加工工藝，制造了一台具有自主知識産權、技術水平達到國際領先的氦透平膨脹機，采用該設備在20K溫度時達到10000瓦的制冷量，絕熱效率實測達到77%，滿足我國未來幾十年裏各種大型低溫制冷設備的需求。

項目的成功實施，标志着我國液氫溫區低溫制冷設備研發和制造能力邁上了新台階，不僅可以滿足未來大科學工程、航天工程等國家戰略高技術發展的迫切需要，而且可以促進相關領域先進技術的發展。 專家一緻認爲，該項目的完成打破了發達國家對液氫溫區大型低溫制冷技術的壟斷，錘煉出了一支集“研究開發、集成制造、工程應用”于一體的大型低溫技術與工程團隊，打造了初具規模的設備研發和生産基地，爲進一步自主發展我國更低溫區大型低溫制冷技術、實現系統國産化奠定了基礎。