在工业生产和应用中，气体液化是一项重要的研究内容。气体由于密度小、运输效率低，一般需要施加高压后进行密封储存运输，对储罐的耐压、密封性要求很高，增加了额外的使用成本。相比而言，将气体进行液化后储存可以极大地减小所占的体积，显著提高运输效率和经济收益，可以在较低压力下储存，降低对储存容器耐压值的要求。另外气体在液化后处于深冷低温状态，可以储存和携带显著的冷量，在制冷、储能、发电等领域具有广阔的应用前景。传统的制冷循环的基本流程包括压缩、冷凝、节流、蒸发等，一般的空调制冷往往只需要单级循环，在需要构建深冷环境、对气体进行液化时，通过单级制冷循环往往达不到所需的低温程度，需要使用多个制冷循环进行分级降温。另外传统的气体液化流程中常用到节流阀对气体进行等焓膨胀降温，该过程中能量损失较大；大型气体液化系统中常用膨胀机辅助，其制冷效率更高、更适用于大规模集中式储能，但设备体积庞大、结构复杂，对推广应用产生了限制。针对分布式储能的中、小规模液化工作需求，为了提升制冷工作效果，改进能效特性，需要采用小型、高效的设备来降低能量损失，实现高效的气体液化生产。研究中提出了一种基于涡流管和喷射器的气体分级冷却液化系统，对系统的热力学循环、结构设计优化和实验系统测试开展相关研究。