Para atender às necessidades de projeto otimizado de um pequeno dispositivo de liquefação de hidrogênio refrigerado por uma máquina frigorífica, este artigo construiu um sistema de fonte fria para máquina frigorífica de baixa temperatura. Foi realizado um estudo experimental das características de transferência de calor por condensação em escoamento de hidrogênio dentro de um tubo helicoidal com diâmetro interno de 1,75 mm. Antes dos experimentos, foi testado o desempenho da máquina frigorífica e, por meio de ajuste de dados, obteve-se a relação funcional entre a capacidade frigorífica e a temperatura da ponta fria. Os experimentos foram conduzidos sob três condições diferentes de pressão de saturação (495, 665, 850 kPa) e taxa de fluxo mássico de 15 a 40 kg/(m·s). A análise de sensibilidade revelou o impacto da taxa de fluxo mássico, pressão de saturação e diferença de temperatura no coeficiente de transferência de calor. Os resultados mostram que, dentro do intervalo experimental, o coeficiente de transferência de calor por condensação do hidrogênio aumenta significativamente com o aumento da taxa de fluxo mássico, com aumento total variando de 74% a 133%, sendo o crescimento mais evidente na faixa de baixa taxa de fluxo mássico; em condição de baixa taxa de fluxo mássico, quando a pressão de saturação aumentou de 495 kPa para 850 kPa, o coeficiente de transferência de calor por condensação diminuiu 47%, enquanto que em altas taxas de fluxo mássico o efeito da pressão foi significativamente reduzido; além disso, nas condições experimentais, o intervalo do coeficiente de transferência de calor por condensação foi de 594 a 1.388 W/(m·K).

hidrogênio;condensação em escoamento;características de transferência de calor;máquina frigorífica de baixa temperatura;estudo experimental