Петр Леонидович Капица (1894–1984) — великий физик и инженер. В физике он прежде всего — экспериментатор. Его работы по физике и технике сверхсильных магнитных полей, по физике и технике низких температур, по сверхтекучести жидкого гелия, по электронике больших мощностей и физике высокотемпературной плазмы — это классика современного физического эксперимента. Во многом эти эксперименты способствовали развитию квантовой физики в ее конкретных применениях.
Шедевром инженерных идей Капицы было усовершенствование адиабатического метода получения сверхнизких температур с предварительным сжатием газа турбиной, источником энергии которой была отнимаемая у газа теплота. Коэффициент полезного действия холодильной машины Капицы — турбодетандера — был необычайно высоким (выше 80%).
Холодильный цикл, разработанный академиком П.Л.Капицей в 1939 г., основан на применении воздуха низкого давления и получении необходимого холода за счет расширения этого воздуха в воздушном турбодетандере с производством внешней работы.
Воздух сжимается в турбокомпрессоре до давления 0,5-0,7 МПа и после охлаждения в холодильнике в состоянии, соответствующем точке 2, поступает в теплообменники-регенераторы 1. После охлаждения воздухом обратного потока до температуры Т7 сжатый воздух разделяется на два потока. Основная часть воздуха (1-М) – около 90%, - направляется в турбодетандер, расширяется в нем до начального давления с производством работы (внешней) и при этом охлаждается почти до начала конденсации, т.е. до состояния, близкого к сухому насыщенному пару.
Расширенный в турбодетандере воздух вместе с парами, выходящими из отделителя жидкости ОЖ, проходит теплообменники 2 и 1, где охлаждает сжатый воздух и выводится в атмосферу при температуре Т9. Вторая часть потока в количестве М (10%) поступает в теплообменник 2, в котором дополнительно охлаждается и ожижается, затем поступает на дроссельный вентиль и дросселируется. Жидкость, полученная после дросселирования в количестве у, отводится из отделителя жидкости.
Использование для сжатия и расширения воздуха турбомашин (турбокомпрессора и турбодетандера) с высоким к.п.д. дает возможность создавать на основе цикла Капицы установки для получения больших количеств жидкого воздуха и продуктов его разделения со значительно большей производительностью, чем при использовании поршневых машин.