涡流管因其结构简单,可以实现冷热能量分离,已被成功应用到许多领域。同时涡流管存在单独使用效率不高的问题,将它与其他制冷系统结合势在必行。林德循环是最早运用在工业上的气体液化循环,但是它较大的不可逆损失导致其效率较低。因此本文提出将涡流管和空气一次节流制冷系统结合的方式来提高效率,基于这个指导思想,本文主要开展了以下几个方面的研究工作:1.搭建了涡流管性能测试实验装置,利用两级增压系统获得高压空气用于测试高压下涡流管的性能,分析涡流管性能与入口压力、冷流比等参数的对应关系,得到了涡流管的性能曲线,为制冷系统实验设计和理论计算提供了基础。2.建立了涡流管预冷的空气一次节流制冷系统的热力学模型,优化系统分流比和涡流管冷流比,分析对应的制冷量并与未经过涡流管预冷的简单林德制冷系统制冷量进行比较。3.搭建了涡流管预冷的一次节流空气制冷循环系统实验装置,利用大流量空压机获得足够的高压气源,采取真空绝热的方式保护系统冷头和涡流管冷端。实验中可以调节不同的入口压力、系统分流比、涡流管冷流比等参数,从而获得不同条件系统实际的制冷量。在关闭涡流管支路时实验装置还能测试未经过涡流管预冷的简单林德制冷系统的制冷量。