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对采用GM制冷机作为预冷级的小型4He节流制冷机进行了设计及数值分析，对气体质量流量与节流孔径，节流制冷能力与高压侧压力、预冷机二级温度之间的关系进行了计算和分析。对节流压缩机的功率随排气压力，预冷机所需冷量随制冷剂质量流量变化的趋势进行了研究。通过以上分析和研究，给出了小型氦气节流制冷系统设计流程及主要部件的参数。