稀释制冷机的结构特点

 1951年，London首先提出用超流氦4稀释氦3的办法来制冷。但那时氦4/氦3混合物的相分离尚未发现。 1956年发现相分离后，London提出了实用技术。1966年研制成功了0.065 K , 0.025 K的低温稀释制冷机。现在商业化的稀释制冷机可以达到0. 005K。

图32-17是氦3/氦4稀释制冷机原理图。气体(纯氦3)由真空泵从1Pa压缩到4Pa，然后在一换热器和4.2K的氦浴中冷却。压缩气体通过1.2K的氦浴冷却而冷凝，液氦3经一毛细管膨胀，进一步在0.6 K的蒸馏器中冷却。液体进入混合室(氦3在0.005 K和0.050K间与氦4混合)之前在另一换热器中冷却。在混合室中，液体分离成两相:氦3的稀释相和氦3的浓相。氦3/氦4混合物的相图如图32-18所示。氦3分子从浓缩相膨胀到稀释相(向稀释相扩散)，混合物的温度下降，而混合室从低温区吸热以维持定温。此过程相当于气体等温膨胀，只是混合器中的氦3没有对外作功。

稀释混合物经换热器回到蒸馏器，混合物中的氦3吸热蒸发。蒸馏器中液氮3含量约为1.0%，气相则为95%~98%。