小型传导冷却低温系统热分析与实验研究

传导冷却型低温系统中,各结构组件间的热平衡过程是以固体间热传导的形式向制冷机实现热量传递.由于各冷却部件降温条件的差异,会导致系统内部温度分布不均匀,影响被测样品性能测量,需对系统结构开展热分析与实验研究.借助ANSYS软件,建立了小型低温系统三维模型并进行了热分析,结果显示,预期系统最低温度为2.38 K,冷屏最大温差不超过1.0 K,样品台最大温差不超过0.1 K.同时,采用一套2.2 W@4.2 K双级制冷机作为冷源,完成了低温系统降温与精准控温实验.实验结果表明,冷屏误差不超过1.5 K,样品台误差不超过0.01 K,与模拟分析结果吻合良好,满足系统要求,验证了传导冷却低温系统热分析方法的准确性以及实验装置测温的可靠性,为类似装置的热分析及其设计提供了参考.