1 第一章 低温工质的性质

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1、第一章、低温工质的性质第一章、低温工质的性质主讲人：谭宏博主讲人：谭宏博20122012年年1111月月77日日§§1.11.1低温工质的种类及其热力性质低温工质的种类及其热力性质••低温工质低温工质在深冷技术中用于制冷循环或液化循环的工质。••采用低温工质的循环采用低温工质的循环封闭式制冷循环（作为制冷工质）；开式的气体分离及液化循环（即作为原料气体或产品气体）；高、低温热源温差很大，必须采用回热方式；西安交通大学制冷与低温系DepartmentofRefrigerationandCryogenicEngineering§§1.11.1低温工质的种类及其热力性质低温工质的种类及其

2、热力性质••120K120K以下的低温工质特性以下的低温工质特性°既作为制冷工质，又作为原料和产品°可以是相变制冷，也可以是单相制冷°单靠增加压力不能被液化••基本热力性质基本热力性质°常温、常压下为气态，临界温度低，较难液化；°在常温和一般低温下，可近似为理想气体。西安交通大学制冷与低温系DepartmentofRefrigerationandCryogenicEngineering§§1.11.1低温工质的种类及其热力性质低温工质的种类及其热力性质••常见低温工质常见低温工质•120K温度区：°烃类：烷、烯、炔等°如：石油气（主要为戊、己烷）、天然气（主要为甲烷）•80K温度区

3、：°空气成分：氧、氩、氮等•超低温区：°20K温区：氢，氖°4K温区：氦西安交通大学制冷与低温系DepartmentofRefrigerationandCryogenicEngineering§§1.11.1低温工质的种类及其热力性质低温工质的种类及其热力性质••低温工质的种类和应用低温工质的种类和应用•120K级的低温：天然气的液化与分离°广义天然气含：石油气、煤层气（CH为主）4°合成氨尾气、高炉尾气、石油裂解气（H、CH及N为主）242°用途：石化行业•80K级的低温：空气的液化与分离°提取纯度较高的氧、氩、氮成分°用途：制氧行业多用于冶金•20K以下级的低温：氢气、氦气的液

4、化°用途：液氢作为冷剂、燃料，液氦作为制冷剂西安交通大学制冷与低温系DepartmentofRefrigerationandCryogenicEngineering§§1.11.1低温工质的种类及其热力性质低温工质的种类及其热力性质••典型低温工质典型低温工质————液态甲烷液态甲烷•甲烷（Methane）：CH4°分子量M=16；°沸点温度T=111.67K；熔点T=90.7K；bm°临界温度T=191.06K；临界压力P=4.64MPa；crcr°饱和液体密度ρ=424.5kg/m3（LNG）；l°标况气体密度ρ=0.717kg/m3；g°用途：天然气的主要成分；用作为燃料（民

5、用、汽车等）；原作为化工原料生产H等。2西安交通大学制冷与低温系DepartmentofRefrigerationandCryogenicEngineering§§1.11.1低温工质的种类及其热力性质低温工质的种类及其热力性质••典型低温工质典型低温工质————液氧液氧•氧气（Oxygen）：O2°分子量M=32；无色无味气体,较难溶于水；°沸点温度T=90.188K(淡蓝色液体)；熔点T=54.4K（淡bm蓝色的固体结晶）；°临界温度T=154.78K；临界压力P=5.107MPa；crcr°固体密度ρ=1400kg/m3(比液氧密度大，下沉)；s°饱和液体密度ρ=1142kg

6、/m3（LO）；l2°标况气体密度ρ=1.4286kg/m3（比空气略重）；g°用途：助燃剂（液体燃料推进剂）；冶炼中的氧化剂（炼钢除碳）；强的顺磁性，用于氧磁性分析仪。西安交通大学制冷与低温系DepartmentofRefrigerationandCryogenicEngineering§§1.11.1低温工质的种类及其热力性质低温工质的种类及其热力性质••典型低温工质典型低温工质————液氩液氩•氩气（Argon）：Ar°分子量M=39.95；无色无味气体；°沸点温度T=87.29K；熔点T=83.35K；bm°临界温度T=150.72K；临界压力P=4.864MPa；crcr

7、°固体密度ρ=1624kg/m3；s°饱和液体密度ρ=1400kg/m3；l°标况气体密度ρ=1.785kg/m3；g°用途：焊接保护气体（氩弧焊）；西安交通大学制冷与低温系DepartmentofRefrigerationandCryogenicEngineering§§1.11.1低温工质的种类及其热力性质低温工质的种类及其热力性质••典型低温工质典型低温工质————液氮液氮•氮气（Nitrogen）：N2°分子量M=28；无色无味气体，难溶于水；°沸点温度T=7