随着近年来氦气需求量逐渐增加，为了节约氦气资源，降低使用成本，氦气的回收和纯化越来越引起重视。　　本文主要针对氦制冷系统氦气的纯化进行研究。首先以5kW/4.5K氦制冷系统为研究背景，设计一套外纯化系统;其次以500W/4.5K氦制冷系统为背景，进行内纯化系统设计分析。本文的主要工作包括:　　1.根据外纯化器设计参数，设计内部组件吸附器。设计内容包括活性炭用量计算，吸附器尺寸设计，吸附器压力损失计算，吸附剂再生计算。由于吸附器为承压部件，应用有限元ANSYS软件对其进行应力场分析，以校核设计强度是否满足要求。　　2.根据低温换热器进出口参数，对绕管式换热器进行设计计算。首先通过简化并管换热器模型，得出热通量计算方法。然后采用一维稳态传热模型，通过MATLAB进行微元段编程，获得管径、管程数、中心简直径对于换热器性能的影响。根据结果确定换热器尺寸。最后对吸附器外侧盘管进行设计计算，确定其尺寸。　　3.计算杜瓦外壳和内胆的厚度，随后对液氮杜瓦进行漏热分析，首先建立高真空多层绝热传热模型，采用MATLAB对不同接触系数下多层绝热的漏热量进行计算。最后分析平板封头及进出口接管漏热。　　4.画出外纯化器内部组件三维空间布置图，并根据外纯化器PID流程图，设计外纯化管道布置三维图。　　5.根据能量平衡，得出纯化气体与冷气的流量关系。针对500 W/4.5 K氦制冷机内纯化系统对杂质分离进行了计算，并得出了压力变化对于氦气纯度的影响。在保证某一特定系统纯度条件下，得出换热器设定温度点与工作压力的关系。