由财政部支持、中科院理化所承担的国家重大科研装备“大型低温制冷设备研制”项目于2015年4月29日在理化所廊坊基地顺利通过验收，中科院副院长张亚平参加验收会议，会议由条件保障与财务局局长吴建国主持。

   大型低温制冷设备是指制冷温度20K（-253℃）及以下，制冷量几百乃至万瓦以上，集精密加工、气体轴承氦透平膨胀机技术、低温工程技术、高可靠安全连锁调控系统为一体的低温制冷系统。大型低温制冷设备的特点是制冷量大，关键的膨胀制冷部件只能采用适合处理大流量工质的透平膨胀机械，透平膨胀机工作在环境温度与低温制冷温度之间，面临一系列特有的问题，如，最高达每分钟几十万转的超高转速、工质流速达几百米/秒、存在临界失稳转速，巨大温度梯度条件下为减小漏热需要减小截面尺寸，而增加超高速运转稳定刚度则需要加大截面尺寸。最为重要的是如何在此苛刻工况条件下实现稳定、有效的支撑超高速旋转的透平膨胀机转子的方案与技术。常规轴承支撑方案无法应对超高速运行工况，只有采用高速旋转机械所形成的轴向与径向气体轴承，来悬浮支撑高速旋转转子，并且在运行期间，一直保持稳定的气体轴承的支撑力。

核心设备：氦透平膨胀机

低温系统关键技术组的研究人员针对10kW@20K氦气制冷机，在多年来气体轴承透平膨胀机实际设计、运行经验基础上，利用具有自主知识产权的高稳定性气体轴承技术，结合三元流优化设计，充分考虑了该膨胀机流量大，压降高的特点，对转子系统及径向、止推轴承进行了设计选型及校核，保证了工作转速远离临界转速区，止推轴承承载力大于转子系统轴向力，满足设备安全运转要求。同时，针对喷嘴和工作轮的流通区域进行了数值模拟分析，得到了流动区域的压力、温度及速度分布图，从结果中可以看出流通区域的温度、压力及速度场分布均匀合理，无明显损失区域，出口状态参数的预测满足系统效率要求。继而结合先进的加工工艺，制造了一台具有自主知识产权、技术水平达到国际领先的氦透平膨胀机，采用该设备在20K温度时达到10000瓦的制冷量，绝热效率实测达到77%，满足我国未来几十年里各种大型低温制冷设备的需求。

项目的成功实施，标志着我国液氢温区低温制冷设备研发和制造能力迈上了新台阶，不仅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迫切需要，而且可以促进相关领域先进技术的发展。 专家一致认为，该项目的完成打破了发达国家对液氢温区大型低温制冷技术的垄断，锤炼出了一支集“研究开发、集成制造、工程应用”于一体的大型低温技术与工程团队，打造了初具规模的设备研发和生产基地，为进一步自主发展我国更低温区大型低温制冷技术、实现系统国产化奠定了基础。