Campos avançados atuais, como supercondutividade em baixas temperaturas e exploração espacial, apresentam uma demanda urgente por tecnologias de refrigeração miniaturizadas, de alta confiabilidade e longa vida útil na faixa de temperatura do hélio líquido. Refrigeradores de pulso Stirling multinível são uma solução altamente promissora para atender a essas necessidades. Este artigo projeta e desenvolve um sistema de refrigeração híbrido de três estágios com estrutura térmica acoplada. O sistema utiliza um refrigerador Stirling de alta frequência de dois estágios produzido por Zhongke Lihan (70 Hz) para pré-resfriar o terceiro estágio, podendo fornecer 5 W@70 K (ou seja, capacidade de refrigeração de 5 W a 70 K) e 2 W@32 K de capacidade de refrigeração. Para a ponta fria do terceiro estágio, primeiro foi estabelecido um modelo simplificado do refrigerador usando o Sage para determinar os principais parâmetros operacionais, incluindo frequência operacional, pressão média e temperatura de pré-resfriamento; em seguida, realizou-se a otimização por simulação do terceiro estágio, e finalmente foi concluído o projeto e a construção da plataforma experimental. Os resultados experimentais mostram que, sob condição de pressão média de 1,4 MPa, frequência de 21 Hz e potência elétrica de entrada total de aproximadamente 370 W, a temperatura mínima na extremidade fria pode atingir 5,16 K, com capacidade típica de refrigeração de 50 mW@6 K e 102 mW@7 K.

três estágios; faixa de temperatura do hélio líquido; regenerador; refrigerador de tubo pulsante