基于4 K制冷机的低温泵抽气单元性能分析

中性束注入实验单元系统调试和小尺寸样机验证测试需要真空环境支持，针对实验气体负载性质与真空要求，探索研制外置式制冷机低温泵。设计了一种基于单台4 K制冷机的低温泵并开展抽气单元性能分析，采用ANSYS热分析方法研究抽气单元热学性能，得到了不同气体热负载下的温度分布，结果表明，抽气面温度处于5 K左右，能够有效抽除H₂、He等难凝性气体。采用MOLFLOW对连接抽速测试系统的低温泵进行了气体粒子运动模拟，验证了抽气单元设计的合理性，并模拟得到气体捕获系数为0.409；探究了气体负载对抽气性能的影响，结果表明，受温升影响，泵的抽速波动较小，抽气性能良好。研究方法与结果为实验用制冷机低温泵的研制提供了有益参考。