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介绍了大型氦气制冷机系统应用中的关键设备,大功率氦气透平膨胀机的设计。在设计中,充分考虑了大功率透平大流量,高压降的特点,对转子、气体轴承系统进行了设计、校核及优化。同时对通流部分的气动性能进行了模拟计算,得到了较高的通流效率。试验结果表明,透平膨胀机满足了10 k W@20 K制冷机系统要求,设备运行稳定。