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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>

 

  

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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>

 

 

 

  

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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

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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>

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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>

 

  

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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>

   

  

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)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

 

  

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)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>

 

 

 

  

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。有外功输出

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浅析获得低温的方?/p>

 

     

 

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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>

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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>

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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>

 

  

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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>

   

  

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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

 

  

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大多数实际制冷或液化系统都利用节流过程(焦?/p>

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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>

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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>

 

 

 

  

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浅析获得低温的方?- 百度文库
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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

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们的原理?/p>

 

 

 

 

关键?/p>

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低温;方法;原理

 

 

 

 

 

 

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、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>

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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>

 

  

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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>

   

  

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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

 

  

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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>

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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>

 

 

 

  

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)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

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,膨胀后气体的内位



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