در این تحقیق ابتدا به انتخاب چرخه¬ی بهینه¬ی برایتون معکوس با توجه به ضریب عملکرد، میزان تلفات و راندمان اگزرژی پرداخته شده است. همچنین تأثیر تغییرات دما و فشار در نقاط بعد از کمپرسور و اکسپاندر، با در نظر گرفتن حداقل اختلاف دما در مبدل¬های پس ازآن ها در کمینه کردنِ توان خالص مصرفی بررسی شده است. با مقایسه ی آرایش¬های ساده و بهبودیافته¬ی چرخه¬ی سرمازا، چرخه¬ی بهبودیافته با تراکم دومرحله ای و بدون جدایش جریان، بهترین عملکرد را در محدوده ی دمایی 50 تا 70 کلوین از خود نشان داد. سپس میزان حساسیت ضریب عملکرد چرخه نسبت به تغییرِ برخی پارامترها از قبیل دمای جریان ورودی به جعبه¬سرد، فشار میانی، افت فشار و اختلاف دمای محدود در مبدل¬های حرارتی بررسی شد. با کاهش اختلاف دمای محدود در مبدل¬های حرارتی، دمای ورودی به جعبه¬سرد افزایش و توان مصرفی کاهش یافت که این امر نشان دهنده ی تأثیر قابل توجه این پارامتر در عملکرد چرخه¬ی برایتون معکوس می¬باشد. با افزایش تعداد مراحل تراکم، تلفات اگزرژی در خنک کننده های بعد از کمپرسورها کاهش و درنتیجه ضریب عملکرد چرخه افزایش یافت. اُفت فشار در مبدل¬های حرارتی، موجب افزایش تلفات اگزرژی در این تجهیزات و درنتیجه افزایش توان مصرفی در چرخه¬ی کرایوژنیکی موردبررسی می¬شود. بدیهی است تعداد مبدل¬ها و مقدار اُفت فشار در هریک از آن ها، بیان کننده ی میزان تأثیر این پارامتر در عملکرد چرخه¬ی کرایوژنیکی می باشند. در بخش دیگر نمودارهای ترکیبی با تکیه بر تئوریِ پینچ رسم و اثر دوبخشی نمودنِ مبدل بازیاب میانی بررسی گردید. در انتها با انجام آنالیز حساسیت، عدم قطعیت در پارامترِ توان مصرفیِ چرخه¬ی سرمازا نسبت به مقدار اغتشاش در نظر گرفته شده برای پارامترهای مختلفِ چرخه تعیین شد. توان مصرفی چرخه¬ی سرمازا، نسبت به متغیرهای راندمان آدیاباتیکِ کمپرسور و فشار حداکثری مبرد در مقابله با متغیرهای دما، دبی و فشار نیتروژن ورودی و خروجی و همچنین دمای مبرد خروجی از خنککن، حساستر میباشد.

با توجه به مبردهای بسیار مختلف و متفاوت سیکلی با فشار بیشینه 1100 و کمینه 200 کیلوپاسکال انتخاب شد که در این بین سیالاتی که عملکرد مناسبی دارند شناسایی شدند. در بین مبردهای cfcs دو مبرد r134a و r22 وبرای hcfcs، مبردهای r11 و r12 مورد بررسی قرار گرفت که در نهایت مشخص شد با اختلاف دمای اواپراتور سیکل بالا و کندانسور سیکل پایین برابر 8درجه سانتی گراد سیال 290r به عنوان مبرد طبیعی در سیکل پایین و مبرد آمونیاک در سیکل بالا دارای عملکردی با4/2 به حداقل دمای 42 درجه زیر صفر در فشار اتمسفریک دست یافت. در این پژوهش دو رویکرد مورد بررسی قرار گرفت. در رویکرد نخست فشارهای بیشینه و کمینه ثابت و منطبق بر سیکل های متداول فرض شد تا تنها پارامتر اثر گذار بر cop، صرفا مبرد باشد تا امکان جایگزین نمودن مبردهای طبیعی در سیستم مورد مطالعه بررسی شود. در رویکرد دوم فشار در قسمت اواپراتور سیکل دماپایین به 100 کیلو پاسکال تقلیل یافت و با یافتن فشارهای بهینه در میانه سیستم، چرخه ای جدید به منظور دست یابی به دمای پایین تر و cop بالاتر معرفی شد.