制冷与低温应用之超导

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1、制冷与低温技术之超导的应用热能08—1班***第二小组www.themegallery.com制冷技术的发展史人工制冷技术是从19世纪中也开始发展的。1834年美国发明家波尔金斯JacobPerkins）首次造出了以乙醚在封闭循环中膨胀制冷的蒸汽压缩式制冷机1844年美国人戈里(JohnGarre)用空气封闭循环造出了世界上第一台制冷和空调用的空气制冷机。1858年美国人尼斯取得了制冷库设计的第一个美国专利，从此商用食品冷藏事业开始了发展。1859年法国人卡列设计制造了第一台氨水吸收式制冷机。1910年莱

2、兰克发明了蒸汽喷射式制冷机。1929年发现了具有无毒、不燃烧性质的氟利昂制冷剂后，制冷技术发展得更快了。20世纪80年代制冷行业步入新的历史阶段，同时，新的降温方法扩大了低温范围，并进入了超低温领域，现在低温制冷温度已达到mK级。制冷与低温温区的划分制冷120K以上制冷的温度4.2至120K之间制冷的温度4.2K以下的按照目前制冷学界多数人的观点温低制冷超低温制冷Why？由于研究对象和人们习惯不同，因而往往产生不同的划分制冷与低温技术的应用资源开发及环境保护-低温输电，超导电缆输电，磁流体发电，超导贮能，

3、超导发电机及电动机，受控热核反应，液化天然气及液氢燃料生产、贮运等超导磁选矿，低温破碎，低温粉碎，资源勘探等污水、重金属污染的磁分离，低温脱硫，废旧物资的低温粉碎再利用，低温冻结干燥等火箭推进技术，辐射磁屏蔽，氢-氧燃料电池，宇航员及生命呼吸气，空间环境模拟等能源空间技术宇宙通讯，移动通讯基站，超导高速计算机等超高灵敏度的检测器，红外探测器，标准计测器(电流、磁场、电压等)，激光器等纯氧炼钢，金属冷处理，有色金属冶金保护气等电讯与电子计算机计量检测技术冶金超高真空，冷黑空间模拟，薄膜技术(真空镀膜)等真空

4、技术-高能燃料(液氢，液氧)，重氢提取，稀有气体提取，氦资源保护与利用，各种气体分离等超高速列车的超导磁悬浮装置，低温液化气体的贮运等水产品，畜产品，蔬菜，水果等快速冷冻贮存等化工交通运输食品-超导磁体，高速气体轴承，超导直线加速器等机械-低温治疗，低温贮存，心磁仪，脑磁仪，π介子照射，超导核磁成像仪，低温生物医学研究等He3的提取，反应堆材料低温辐射试验，低温吸附与液化精馏法回收反应堆裂变气，重氢的低温精馏提取等高能物理加速器，氢气泡室，超导与超流理论，等离子体物理，凝聚态物理，超低温的获得，自由基化学

5、反应机理等医疗卫生原子能利用基础理论研究良种牲畜精液低温贮存(人工繁殖)等畜牧业其中超导体的研究是是当今最热话题之一，也是很有应用前景的研究方向。超导体可以有非常大的用途，这也是各国科学家努力研究超导的重要原因。用超导体输送电能可以大大减少消耗，用高温超导体材料加工的电缆，其载流能力是常用铜丝的1200倍；利用超导体可以形成强大的磁场，可以用来制造粒子加速器等，如用于磁悬浮列车，列车时速可达500千米；利用超导体对温度非常敏感的性质可以制造灵敏的温度探测器。超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。由于超导

6、材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性，因此只需消耗极少的电能，就可以获得10万高斯以上的稳态强磁场。而用常规导体做磁体，要产生这么大的磁场，需要消耗3.5兆瓦的电能及大量的冷却水，投资巨大。超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等。超导的发现1908年，荷兰物理学家卡末林·昂内斯(Hei-keKamerlinghOnnes，1853－1926)首次液化了氦气。人们第一次达到了当时地球上的最低温度，大约4.2K左右。之前，人们已经知道，随着温度的降低，金属的电阻也会越来越小。那么，

7、随着温度降到热力学温度零度附近时金属的电阻会怎样变化呢？超导的发现1911年，卡末林·昂内斯和他的学生一起，选择了当时最容易提纯的水银作为实验材料，在液氦的温度下进行了认真的研究。实验的结果使他们大吃一惊。当温度降到4.2K左右时，水银的电阻竟然突然地消失了！经过反复检查后，卡末林·昂内斯终于证实了这是真实的情况。昂内斯因对物质低温性质的研究和液氦的制备而获得1913年度的诺贝尔物理学奖。将低温超导材料付诸实用的一个关键问题就是将超导体冷却到它们的超导转变温度以下，使之进入超导态，这就需要昂贵的液核技术，

8、这显然很难实用化和推广应用用超导材料制造的电动机、发电机、变压器、热开关、辐射检验器以及无接触转换开关、国防军工仪器等已经投入使用。超导现象刺激着科学家们的求知欲，但是由于超导转变温度太低，超导的设备、仪器、元件还需要在液氦温区（4.2K）内工作，於铌三锗合金(Nb3Ge)，其Tc为23.3K（超导高低温材料分界点）人们不得不以巨额投资设计和建造庞大的液氦站，建立繁杂的辅助设备，把气态的氦转变成液体氦，然后通过辅助设备送到使用