制冷与低温技术原理低温原理部分

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1、制冷与低温原理之低温原理部分（18学时）厉彦忠授课大纲绪论第一章、低温工质的性质第二章、获得低温的方法第三章、气体液化循环第四章、溶液热力学基础第五章、气体精馏原理及设备热能与人工制冷能量的存在形式能量守恒定律—第一定律热能的品质与价值能量转换的方向性—第二定律热能与冷能热量的逆向传递—有能量附加投入热电，投入？热冷，投入？热能与人工制冷非自发过程进行需要投入能量高温区低温区低温区高温区输出功输入功动力机制冷机温度与能量等级有效能—火用的概念温度与能量等级因为获得同样能量所耗费的代价更大温度越低能量价

2、值越高室温空调、气调保鲜冷冻、冷藏低温储藏生物培养20C0C-30C-80C-160C-200C-250C-270C天然气液化烷、烯、炔等分离空气液化氧、氮、氩分离高温超导氢气液化氦气液化低温超导普通制冷深度制冷（即低温）120K低温制冷技术的进步低温的定义--温区的划分：T>120K普通制冷T<120K深度制冷T<20K超低温制冷T<1K极低温制冷低温制冷技术的进步低温技术应用--应用领域：普冷（以对象划分）：空调（>0C）、冷藏(0-30C)、冷冻(-30-80C)深冷（以工

3、质划分）：石油气天然气（~120K）、空气（~80K）超低温（以工质划分）：氖气氢气（~20K）、氦气（~4K）极低温（以温度级划分）：1K、1mK、1µK低温技术涉及内容工作特点获得低温液态产品----液化技术获得纯净的低温介质—分离技术提供低温环境--------低温制冷技术借助低温获得高真空—低温泵技术相关技术低温工质的储藏与运输低温绝热技术低温制冷技术的进步低温的获得—低温及获得时间：1877年法国Cailletet获得雾状液滴的氧气—低温历史的开始1883年波兰Wroblewski获得了液氧，之

4、后又获得了液氮1892年英国Dewar发明了杜瓦，1898年液化了氢气1908年荷兰Onnes液化了最后的“永久性”气体氦，之后又获得了超流氦低温制冷技术的进步低温的获得—低温及获得时间：1911年荷兰Onnes发现了超导现象1933年美国Giauque对顺磁盐绝热去磁获得0.27K的低温1963年美国Kurti用绝热退磁法获得1.210-6K的低温1966年Hall采用He3-He4稀释制冷获得0.1K连续制冷，接着Ford以同样的方法获得0.025K的连续制冷低温制冷技术的进步低温的获得—低温及获得

5、时间：中国的低温研究起步于50年代1951年开始自行设计和试制空分设备1953年成立中科院低温研究室1956年成立中国制冷低温专业1956年建立氢液化装置1959年建立氦液化设备低温制冷技术的进步科技发展的需求推动低温技术进步气体行业—炼钢、焊接、制造、航天推进低温产品—液态气体（纯净气体、低温冷源）特种环境—航天、航空、军事、试验交叉学科—物理、化学、材料低温制冷技术的进步相关技术的发展推动低温技术进步新材料—净化、蓄冷、保温、新工艺—工艺流程、新工质新方法—低温制冷、超低温制冷新技术—绝热技术、储运技

6、术授课大纲绪论第一章、低温工质的性质第二章、获得低温的方法第三章、气体液化循环第四章、溶液热力学基础第五章、气体精馏原理及设备低温工质的性质120K以下低温工质既作为制冷工质，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低温工质构成的循环可以是闭式循环，也可能是开式循环高、低温热源温差很大，必须采用回热方式低温工质的性质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：空气成分：氧、氩、氮等超低温区：20K温区：氢4K温区：氦低温工

7、质的性质低温工质的种类及应用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、合成氨尾气、高炉尾气用途：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：氢气的液化、氦气的液化用途：液氢作为冷剂、燃料，液氦作为制冷剂低温工质的性质主要低温工质的种类分析甲烷：CH4，Ts=111.7K,M=16天然气的主要成分用作为燃料（民用、汽车等）原作为化工原料生产H2等低温工质的性质主要低温工质的种类分析氧：O2，Ts=90.K,M=32助

8、燃剂，炼钢氮：N2，Ts=77.K,M=28合成氨原料气，保鲜保护气氩：Ar，Ts=87.K,M=40焊接保护气以上均来自空气低温工质的性质主要低温工质的种类分析氖：Ne，Ts=27.K,M=20来自空气，灯泡气，制冷剂氢：H2，Ts=20.K,M=2来自煤（水煤气）、天然气、水电解等用作燃料氦：He，Ts=4.2K,M=4来自合成氨尾气、天然气，用作制冷剂低温工质的性质空气及其组成气体的性质空气=干空气+水蒸气+杂质干空气：