Для удовлетворения требований оптимального проектирования малогабаритного устройства сжижения водорода с охлаждением холодильной машины в данной работе была создана система источника охлаждения низкотемпературной холодильной машины. Проведено экспериментальное исследование характеристик теплообмена при проточном конденсационном охлаждении водорода внутри спиральной трубки с внутренним диаметром 1,75 мм. Перед проведением экспериментов была протестирована производительность холодильной машины, и с помощью аппроксимации данных получена функциональная зависимость холодильной нагрузки от температуры холодного конца. Эксперименты проводились при трех различных давлениях насыщения (495, 665, 850 кПа) и массовом расходе 15~40 кг/(м²·с). Путем анализа чувствительности выявлено влияние массового расхода, давления насыщения и перепада температуры на коэффициент теплообмена. Результаты показывают: в пределах исследуемого диапазона коэффициент теплообмена конденсации водорода значительно увеличивается с ростом массового расхода, общий прирост составляет 74%~133%, причем на низких массовых расходах рост более выражен; при низком массовом расходе повышение давления насыщения с 495 кПа до 850 кПа приводит к снижению коэффициента теплообмена конденсации на 47%, а при высоком расходе влияние давления значительно ослабляется; кроме того, в данных условиях эксперимента диапазон коэффициента теплообмена конденсации составляет 594~1388 Вт/(м²·К).

водород; проточный конденсат; особенности теплообмена; низкотемпературный холодильник