浅析获得低温的方?/p>
摘要?/p>
低温技术不仅与人们当代高质量生活息息相关,同时与世界上许多尖端科学研究
(
诸如超导电技术?/p>
航天与航空技术?/p>
高能物理?/p>
受控热核聚变?/p>
远红外探测?/p>
精密电磁计量?/p>
生物学和生命科学?/p>
)
密不可分?/p>
在超低温条件下,物质的特性会出现奇妙的变化:空气变成了液体或固体;生物细胞或组织可以长期贮存
而不死亡;导体的电阻消失了——超导电现象而磁力线不能穿过超导体——完全抗磁现象;液体氦的黏滞
性几乎为零——超流现象,而导热性能比高纯铜还好。本文将会介绍几种获得低温的方法并且简要说说它
们的原理?/p>
关键?/p>
?/p>
低温;方法;原理
1
、相变制?/p>
物质集态的改变称为相变?/p>
相变过程中,
由于物质分子重新排列和分子热运动速度的改变,
会吸收或放出热量?/p>
?/p>
种热量称作潜热。物质发生从质密态到质稀态的相变时,
将吸收潜热;
反之?/p>
当它发生由质
稀态向质密态的相变时,放出潜热?/p>
相变制冷就是利用前者的吸热效应而实现的?/p>
利用液体相变的,
是液体蒸发制冷;
利用
固体相变的,
是固体融化或升华冷却液体蒸发制冷以流体作制冷剂,
通过一定的机器设备?/p>
成制冷循环,
可以对被冷却对象实现连续制冷?/p>
它是制冷技术中使用的主要方法?/p>
固体相变
冷却则是以一定数量的固体物质作制冷剂?/p>
作用于被冷却对象?/p>
实现冷却降温?/p>
一旦固体全
部相变,冷却过程即告终止?/p>
在低温技术中使用下列相变制冷的方法:液体气化制冷、固体升华制冷?/p>
?/p>
1
)液体气化制?/p>
原理?/p>
利用液体汽化成蒸气的过程吸收热量?/p>
从而达到制冷的目的?/p>
为了使其连续不断
地工作,成为一个循环,
便必须使制冷剂在低压下蒸发汽化?/p>
蒸气升压、高压气体液化和?/p>
压液体降压?/p>
蒸气压缩式制冷?/p>
吸收式制冷?/p>
蒸气喷射式和吸附式制冷都具备上述四个?/p>
本过程,属于液体汽化制冷?/p>
?/p>
2
)固体升华制?/p>
原理:以固体制冷剂向高真空空间升华来来获得能量。其工作温度取决于制冷剂种类?/p>
系统压力和热负荷。如果改变蒸汽流量。从而改变系统背压,就可以保持一个特定的温度?/p>
目前使用最多的固体制冷为氮、氖、氩及二氧化碳?/p>
应用:冷却红外或射线探测器、机?/p>
红外设备等?/p>
优点?/p>
1)
升华潜热较高?/p>
2)
储存密度较大?/p>
3)
固体制冷剂温度较低,可提?/p>
红外探测器的灵敏?/p>
2
、膨胀制冷
?/p>
1
)节流制?/p>
大多数实际制冷或液化系统都利用节流过程(焦?/p>
-
汤姆逊)来获得低温?/p>
原理:气
体通过节流阀时,由于局部阻力。压力显著降低,称为节流。节流时间短,可看作绝热,如
再忽略动能和势能变化,可将节流过程看作等焓过程,
h1=h2
。由于摩擦阻力存在,实际?/p>
流过程是一个熵增的不可逆过程?/p>
理想气体的焓值仅是温度的函数?/p>
气体节流时温度保持不
变?/p>
而实际气体的焓值是温度和压力的函数?/p>
节流后温度会发生变化?/p>
我们可以利用这一?/p>
点来制冷?/p>
?/p>
2
)等熵膨胀制冷
原理:等熵膨胀过程中,
du+dw=duk+dup+dw=0
。有外功输出
dw>0
,膨胀后气体的内位