制冷與低溫技術(shù)原理低溫原理部分.ppt

1、,制冷與低溫原理之低溫原理部分（18學(xué)時(shí)）,厲彥忠,授課大綱,緒論 第一章、低溫工質(zhì)的性質(zhì) 第二章、獲得低溫的方法 第三章、氣體液化循環(huán) 第四章、溶液熱力學(xué)基礎(chǔ) 第五章、氣體精餾原理及設(shè)備,熱能與人工制冷,能量的存在形式 能量守恒定律第一定律 熱能的品質(zhì)與價(jià)值 能量轉(zhuǎn)換的方向性第二定律 熱能與冷能 熱量的逆向傳遞有能量附加投入 熱電，投入？ 熱冷，投入？,熱能與人工制冷,非自發(fā)過程進(jìn)行需要投入能量,溫度與能量等級(jí),有效能火用的概念,溫度與能量等級(jí),因?yàn)楂@得同樣能量所耗費(fèi)的代價(jià)更大 溫度越低能量?jī)r(jià)值越高,低溫制冷技術(shù)的進(jìn)步,低溫的定義-溫區(qū)的劃分： T120K 普通制冷 T120K 深度制冷 T

2、 20K 超低溫制冷 T 1K 極低溫制冷,低溫制冷技術(shù)的進(jìn)步,低溫技術(shù)應(yīng)用-應(yīng)用領(lǐng)域： 普冷（以對(duì)象劃分）： 空調(diào)（0C）、冷藏(0-30C)、冷凍(-30-80C) 深冷（以工質(zhì)劃分）： 石油氣天然氣（120K）、空氣（80K） 超低溫（以工質(zhì)劃分）： 氖氣氫氣（20K）、氦氣（4K） 極低溫（以溫度級(jí)劃分）： 1K、1mK、1K,低溫技術(shù)涉及內(nèi)容,工作特點(diǎn) 獲得低溫液態(tài)產(chǎn)品-液化技術(shù) 獲得純凈的低溫介質(zhì)分離技術(shù) 提供低溫環(huán)境-低溫制冷技術(shù) 借助低溫獲得高真空低溫泵技術(shù) 相關(guān)技術(shù) 低溫工質(zhì)的儲(chǔ)藏與運(yùn)輸 低溫絕熱技術(shù),低溫制冷技術(shù)的進(jìn)步,低溫的獲得低溫及獲得時(shí)間： 1877年法國(guó)Caille

3、tet獲得霧狀液滴的氧氣低溫歷史的開始 1883年波蘭Wroblewski獲得了液氧，之后又獲得了液氮 1892年英國(guó)Dewar發(fā)明了杜瓦，1898年液化了氫氣 1908年荷蘭Onnes液化了最后的“永久性”氣體氦，之后又獲得了超流氦,低溫制冷技術(shù)的進(jìn)步,低溫的獲得低溫及獲得時(shí)間： 1911年荷蘭Onnes發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)現(xiàn)象 1933年美國(guó)Giauque對(duì)順磁鹽絕熱去磁獲得0.27K的低溫 1963年美國(guó)Kurti用絕熱退磁法獲得1.210-6K的低溫 1966年Hall采用He3-He4稀釋制冷獲得0.1K連續(xù)制冷，接著Ford以同樣的方法獲得0.025K的連續(xù)制冷,低溫制冷技術(shù)的進(jìn)步,低溫的獲

4、得低溫及獲得時(shí)間： 中國(guó)的低溫研究起步于50年代 1951年開始自行設(shè)計(jì)和試制空分設(shè)備 1953年成立中科院低溫研究室 1956年成立中國(guó)制冷低溫專業(yè) 1956年建立氫液化裝置 1959年建立氦液化設(shè)備,低溫制冷技術(shù)的進(jìn)步,科技發(fā)展的需求推動(dòng)低溫技術(shù)進(jìn)步 氣體行業(yè)煉鋼、焊接、制造、航天推進(jìn) 低溫產(chǎn)品液態(tài)氣體（純凈氣體、低溫冷源） 特種環(huán)境航天、航空、軍事、試驗(yàn) 交叉學(xué)科物理、化學(xué)、材料,低溫制冷技術(shù)的進(jìn)步,相關(guān)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)低溫技術(shù)進(jìn)步 新材料凈化、蓄冷、保溫、 新工藝工藝流程、新工質(zhì) 新方法低溫制冷、超低溫制冷 新技術(shù)絕熱技術(shù)、儲(chǔ)運(yùn)技術(shù),授課大綱,緒論 第一章、低溫工質(zhì)的性質(zhì) 第二章、獲得低

5、溫的方法 第三章、氣體液化循環(huán) 第四章、溶液熱力學(xué)基礎(chǔ) 第五章、氣體精餾原理及設(shè)備,低溫工質(zhì)的性質(zhì),120K以下低溫工質(zhì) 既作為制冷工質(zhì)，又作為原料和產(chǎn)品 可以是相變制冷，也可以是單相制冷 單靠增加壓力不能被液化 低溫工質(zhì)構(gòu)成的循環(huán) 可以是閉式循環(huán)，也可能是開式循環(huán) 高、低溫?zé)嵩礈夭詈艽螅仨毑捎没責(zé)岱绞?低溫工質(zhì)的性質(zhì),120K溫度區(qū)： 烴類：烷、烯、炔等 如：石油氣（主要為戊、己烷）、天然氣（主要為甲烷） 80K溫度區(qū)： 空氣成分：氧、氬、氮等 超低溫區(qū)： 20K溫區(qū)：氫 4K溫區(qū)：氦,低溫工質(zhì)的性質(zhì),低溫工質(zhì)的種類及應(yīng)用 120K級(jí)的低溫：天然氣的液化與分離 廣義天然氣含：石油氣、煤層氣

6、、 合成氨尾氣、高爐尾氣 用途：石化行業(yè) 80K級(jí)的低溫：空氣的液化與分離 提取純度較高的氧、氬、氮成分 用途：制氧行業(yè)多用于冶金 20K以下級(jí)的低溫：氫氣的液化、氦氣的液化 用途：液氫作為冷劑、燃料，液氦作為制冷劑,低溫工質(zhì)的性質(zhì),主要低溫工質(zhì)的種類分析 甲烷：CH4， Ts=111.7K, M=16 天然氣的主要成分 用作為燃料（民用、汽車等） 原作為化工原料生產(chǎn)H2等,低溫工質(zhì)的性質(zhì),主要低溫工質(zhì)的種類分析 氧：O2， Ts=90.K, M=32 助燃劑，煉鋼 氮：N2， Ts=77.K, M=28 合成氨原料氣，保鮮保護(hù)氣 氬：Ar， Ts=87.K, M=40 焊接保護(hù)氣 以上均來自

7、空氣,低溫工質(zhì)的性質(zhì),主要低溫工質(zhì)的種類分析 氖：Ne， Ts=27.K, M=20 來自空氣，燈泡氣，制冷劑 氫：H2， Ts=20.K, M=2 來自煤（水煤氣）、天然氣、水電解等 用作燃料 氦：He， Ts=4.2K, M=4 來自合成氨尾氣、天然氣， 用作制冷劑,低溫工質(zhì)的性質(zhì)空氣及其組成氣體的性質(zhì),空氣=干空氣+水蒸氣+雜質(zhì) 干空氣：N2, O2, Ar, CO2, 二元組分：N2:79%，O2:21% 三元組分：N2:78%，O2:21%，Ar:1% 可作為理想氣體：M=28.97,Ts=78.9/81.7(泡點(diǎn)/露點(diǎn)) 在氣液相平衡情況下：液相中N2:59%,O2:40%,Ar:

8、1%,低溫工質(zhì)的性質(zhì)空氣及其組成氣體的性質(zhì),氮?dú)猓?沸點(diǎn)77.36K,凝固點(diǎn)63.2K 安全，無毒無味，無色 保護(hù)氣體， 隔離氧氣 液氮（LN2）為極好的冷源 保存生命組織， 低溫外科治療 預(yù)冷劑（LH2,LHe）， 低溫粉碎,低溫工質(zhì)的性質(zhì)空氣及其組成氣體的性質(zhì),氧氣： 沸點(diǎn)90.188K,凝固點(diǎn)54.4K 助燃，煉鋼、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、焊接、切割 促進(jìn)動(dòng)植物生命新陳代謝 易于爆炸，空分裝置、輸氧管道 LOx呈蘭色，,低溫工質(zhì)的性質(zhì)空氣及其組成氣體的性質(zhì),氬氣： 沸點(diǎn)87.29K,凝固點(diǎn)83.85K 惰性氣體，不氧化 作為焊接保護(hù)氣體，燈泡氣體 O2、N2、Ar均來自空氣 其含量大、來源穩(wěn)定，隨時(shí)

9、隨地獲得 原料空氣無成本、生產(chǎn)成本小,低溫工質(zhì)的性質(zhì)空氣及其組成氣體的性質(zhì),空分：即空氣分離 從空氣中提取有用的氣體 O2、N2、Ar 以及 Ne、He、Kr、Xe 有常溫分離、低溫分離 低溫分離：將空氣液化后利用不同組分的沸點(diǎn)差進(jìn)行分離 常溫分離：分子篩吸附分離、膜分離,低溫工質(zhì)的性質(zhì)空氣及其組成氣體的性質(zhì),低溫分離 同時(shí)可以得到多種產(chǎn)品 連續(xù)生產(chǎn) 產(chǎn)品純度高 設(shè)備龐大，初投資大 常溫分離-分子篩吸附分離、膜分離 切換為了再生 只能得到單一產(chǎn)品，如制氧或制氮 設(shè)備小，啟動(dòng)快,低溫工質(zhì)的性質(zhì)氫的性質(zhì),最輕的工質(zhì) H2的密度最小、粘度最小 比熱和導(dǎo)熱系數(shù)很大， 擴(kuò)散能力很強(qiáng)，可以滲透金屬 性質(zhì)最

10、為復(fù)雜的低溫工質(zhì) 三個(gè)同位素 H、D、T，氕氘氚 T在自然界不存在 質(zhì)子數(shù)為1，中子數(shù)分別為：0、1、2 通常指的氫是：H2和HD的混合物 還有 D2,T2,DT,HT,低溫工質(zhì)的性質(zhì)氫的性質(zhì),正氫與仲氫 正氫Ortha- 雙原子同向旋轉(zhuǎn) 仲氫Para-雙原子逆向旋轉(zhuǎn) 正、仲比例因溫度而不同，溫度低仲氫多 正仲轉(zhuǎn)化，放熱反應(yīng) 導(dǎo)致LH2儲(chǔ)存困難 轉(zhuǎn)化速度很慢,低溫工質(zhì)的性質(zhì)氫的性質(zhì),多種氫形式 平衡氫（e-）：一定溫度條件下正仲組合 正常氫(標(biāo)準(zhǔn)氫 n-)：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的平衡氫 75% o-H2 + 25% p-H2 沸點(diǎn)狀態(tài)平衡氫 0.21% o-H2 + 99.79% p-H2 同位素D2

11、也存在正常氘（n-）、平衡氘(e-),低溫工質(zhì)的性質(zhì)氫的性質(zhì),多種氫形式 平衡氫（e-）：一定溫度條件下正仲組合,低溫工質(zhì)的性質(zhì)氦的性質(zhì),最難液化的工質(zhì) 沸點(diǎn)低，長(zhǎng)期被認(rèn)為永久性氣體 單靠降溫得不到固體 兩種同位素 4He Ts=4.2K, M=4 3He Ts=3.19K, M=3 量很少 通常指 4He,低溫工質(zhì)的性質(zhì)氦的性質(zhì),性質(zhì)特殊 兩個(gè)三相點(diǎn) 2.5MPa 以下得不到固體 存在一個(gè)液-液相變 LHeI-LHeII，高階相變 常流體液氦-超流液氦，轉(zhuǎn)變2.17K TT時(shí)，液氦是 HeI 和 HeII的混合物 溫度越低 HeII 含量越多 轉(zhuǎn)變點(diǎn)（線）上， Cp比熱值不連續(xù), 無相變熱,

12、低溫工質(zhì)的性質(zhì)氦的性質(zhì),性質(zhì)特殊,低溫工質(zhì)的性質(zhì)氦的性質(zhì),HeII 的性質(zhì) 超流動(dòng)性 0 噴泉效應(yīng) 爬膜現(xiàn)象 的測(cè)定，兩流體模型 超導(dǎo)熱性 ,低溫工質(zhì)的性質(zhì)氦的性質(zhì),超流體現(xiàn)象（Super fluid）-噴泉相應(yīng),低溫工質(zhì)的性質(zhì)氦的性質(zhì),超流體現(xiàn)象（Super fluid）-爬膜現(xiàn)象,低溫工質(zhì)的性質(zhì)氦的性質(zhì),HeII 的性質(zhì) 的測(cè)定，兩流體模型,低溫工質(zhì)的性質(zhì)氦的性質(zhì),HeII 的性質(zhì) 超流體 超流動(dòng)性 0 超導(dǎo)熱性 超導(dǎo)體 超電流特性 RI 0 抗磁特性 R 超導(dǎo)與超流均為量子特性,授課大綱,緒論 第一章、低溫工質(zhì)的性質(zhì) 第二章、獲得低溫的方法 第三章、氣體液化循環(huán) 第四章、溶液熱力學(xué)基礎(chǔ)

13、第五章、氣體精餾原理及設(shè)備,獲得低溫的方法,獲得低溫方法（物理法） 相變制冷 液體氣化，固體融化、固體升華 壓縮氣體絕熱節(jié)流 壓縮氣體等熵膨脹 輻射制冷、 渦流制冷、 熱電制冷、 吸收及吸附制冷。,獲得低溫的方法-絕熱節(jié)流,絕熱節(jié)流 何謂節(jié)流過程： 實(shí)際氣體 理想氣體 焦一湯效應(yīng)： 實(shí)際氣體在節(jié)流前后的溫度變化效應(yīng) 理想氣體的效應(yīng)如何？,獲得低溫的方法-絕熱節(jié)流,微分節(jié)流效應(yīng) 溫度隨壓力的變化率 取決于節(jié)流前的氣體狀態(tài) 理想氣體,獲得低溫的方法-絕熱節(jié)流,微分節(jié)流效應(yīng) 三種情況的內(nèi)在機(jī)理 節(jié)流后v 增加， ，但d(pv)不定 因此， 也不確定,獲得低溫的方法-絕熱節(jié)流,積分節(jié)流效應(yīng)：壓力變化一

14、定時(shí)，溫度變化的量,獲得低溫的方法-絕熱節(jié)流,等溫節(jié)流效應(yīng)： 節(jié)流后等壓升溫到節(jié)流前的溫度所需的熱量 也即節(jié)流的制冷量，但并非是節(jié)流裝置制冷 誰提供了制冷能力？為何會(huì)制冷？,獲得低溫的方法-絕熱節(jié)流,轉(zhuǎn)化溫度與轉(zhuǎn)化曲線 對(duì)應(yīng)的溫度為轉(zhuǎn)化溫度 Tinv 根據(jù)微分節(jié)流效應(yīng) 關(guān)系，可以求出 時(shí)的狀態(tài) 此時(shí) ，即轉(zhuǎn)化溫度 上轉(zhuǎn)化溫度、下轉(zhuǎn)化溫度的意義 只有低于上轉(zhuǎn)化溫度后，節(jié)流才降溫,獲得低溫的方法-絕熱節(jié)流,轉(zhuǎn)化溫度與轉(zhuǎn)化曲線 實(shí)踐證明，當(dāng) 時(shí)出現(xiàn)一條轉(zhuǎn)化溫度的曲線。 如節(jié)流前氣體狀態(tài)在 區(qū)間內(nèi)，則節(jié)流后產(chǎn)生制冷效果。,獲得低溫的方法-絕熱節(jié)流,思考題： 微分節(jié)流效應(yīng)、積分節(jié)流效應(yīng)、等溫節(jié)流效應(yīng)各代

15、表什么？如何表示？ 什么是轉(zhuǎn)化溫度？上、下轉(zhuǎn)化溫度各代表什么？,獲得低溫的方法等熵膨脹,通過膨脹機(jī)實(shí)現(xiàn)，對(duì)外做功； 微分等熵效應(yīng) 已知 則 故等熵膨脹總是具有冷效應(yīng)的,獲得低溫的方法等熵膨脹,微分等熵制冷效應(yīng)的內(nèi)在機(jī)理 膨脹后v 增加， 因此， 對(duì)外做功和內(nèi)位能的增加，都是通過消耗內(nèi)動(dòng)能而產(chǎn)生的，因此溫度下降。,獲得低溫的方法等熵膨脹,制冷量計(jì)算： 其中 為等溫節(jié)流效應(yīng)， We為膨脹輸出功,獲得低溫的方法等熵膨脹,膨脹前后溫度降計(jì)算： 增加溫降的措施： 提高初溫T1 增加膨脹比 p2/p1,獲得低溫的方法等熵膨脹,膨脹機(jī)效率等熵效率計(jì)算： 實(shí)際的焓降與理論焓降之比,獲得低溫的方法等熵膨脹,絕熱

16、節(jié)流與等熵膨脹比較： 溫度效應(yīng) 制冷量 溫降和制冷量均是等熵膨脹高,授課大綱,緒論 第一章、低溫工質(zhì)的性質(zhì) 第二章、獲得低溫的方法 第三章、氣體液化循環(huán) 第四章、溶液熱力學(xué)基礎(chǔ) 第五章、氣體精餾原理及設(shè)備,氣體液化循環(huán),1、制冷的目的： 低溫氣體液化，必須降溫至 Ts 以下，需要制冷降溫； 維持低溫系統(tǒng)所需制冷以補(bǔ)償冷損； 生產(chǎn)低溫液體，補(bǔ)償帶走的的冷量,氣體液化循環(huán),2、制冷氣體液化理論最小功 獲得低溫實(shí)現(xiàn)熱量從低到高的轉(zhuǎn)移，必須投入能量。 理想過程：等溫壓縮+等熵膨脹 理想最小功,氣體液化循環(huán),2、制冷氣體液化理論最小功,氣體液化循環(huán),3、液化循環(huán)指標(biāo) 單位能耗： W為1kg氣體耗功，Z為

17、1kg氣體的液體量 制冷系數(shù)，制冷量與耗功之比， 其中 循環(huán)效率：熱力不完善度，實(shí)際制冷系數(shù)與理論循環(huán)系數(shù)之比。 也是理論最小功與實(shí)際耗功之比。,氣體液化循環(huán),低溫液化循環(huán)： 節(jié)流液化循環(huán)：利用節(jié)流裝置，獲得等溫節(jié)流效應(yīng)； 帶膨脹機(jī)的液化循環(huán)：利用膨脹機(jī)獲取大的等熵膨脹制冷量； 帶氣體制冷機(jī)的液化循環(huán)：利用低沸點(diǎn)氣體工質(zhì)的制冷效應(yīng)； 復(fù)疊式液化循環(huán)：利用不同沸點(diǎn)工質(zhì)逐級(jí)冷卻最終液化。,氣體液化循環(huán),空氣、氧、氮的液化循環(huán)： 性質(zhì)接近，循環(huán)相似 主要采用自身制冷方法 節(jié)流液化循環(huán)是基礎(chǔ) 循環(huán)特點(diǎn)：裝置簡(jiǎn)單，系統(tǒng)可靠，不可逆損失大，制冷量小,氣體液化循環(huán),一次節(jié)流液化循環(huán) 是最早的液化循環(huán)，被德國(guó)

18、的林德所采用，故命名林德循環(huán),氣體液化循環(huán)-一次節(jié)流液化循環(huán),理論循環(huán) 等溫壓縮 等壓冷卻 節(jié)流膨脹 液化等壓復(fù)熱,氣體液化循環(huán)-一次節(jié)流液化循環(huán),理論循環(huán) 液化量：1kg空氣， 單位冷量 即為等溫節(jié)流效應(yīng)； 由于 一定（狀態(tài)參數(shù)）, 液化量大，即等溫節(jié)流效應(yīng)大， T一定時(shí), 是壓力的函數(shù),氣體液化循環(huán)-一次節(jié)流液化循環(huán),實(shí)際循環(huán) 壓縮過程存在不可逆因素、換熱器有溫差、不完全換熱以及跑冷等因素。 實(shí)際液化量 單位（加工空氣）制冷量為 適當(dāng)升高 p2，升高 p1 ，高壓氣體 T 下降，對(duì)提高 有利,氣體液化循環(huán)-一次節(jié)流液化循環(huán),實(shí)際循環(huán) 適當(dāng)升高 p2，升高 p1 ，高壓氣體 T 下降 對(duì)提高

19、 有利,氣體液化循環(huán)-一次節(jié)流液化循環(huán),實(shí)際循環(huán) 適當(dāng)升高 p2，升高 p1 ，高壓氣體 T 下降 對(duì)提高 有利,氣體液化循環(huán)-一次節(jié)流液化循環(huán),實(shí)際循環(huán) 適當(dāng)升高 p2，升高 p1 ，高壓氣體 T 下降 對(duì)提高 有利,氣體液化循環(huán)-一次節(jié)流液化循環(huán),有預(yù)冷的一次節(jié)流液化循環(huán),氣體液化循環(huán)-一次節(jié)流液化循環(huán),有預(yù)冷的一次節(jié)流液化循環(huán),氣體液化循環(huán)-一次節(jié)流液化循環(huán),有預(yù)冷的一次節(jié)流液化循環(huán) 提供了冷量 降低了高壓氣體的溫度 減小了傳熱溫差,氣體液化循環(huán)-二次節(jié)流液化循環(huán),二次節(jié)流液化循環(huán) 看作是一個(gè)高、低壓之間的循環(huán)和一個(gè)高、中壓之間的循環(huán) 后者提高了p1, 從而提高了循環(huán)效率 循環(huán)過程 也可

20、以有預(yù)冷的循環(huán),氣體液化循環(huán)-帶膨脹機(jī)的液化循環(huán),帶膨脹機(jī)的空氣液化循環(huán) 一、克勞特循環(huán) 膨脹過程并非按照等熵 絕熱節(jié)流過程仍存在 節(jié)流和膨脹過程均不可逆,氣體液化循環(huán)-帶膨脹機(jī)的液化循環(huán),帶膨脹機(jī)的空氣液化循環(huán) 一、克勞特循環(huán) 流程組織： 膨脹機(jī)布置 入口狀態(tài)？ 膨脹氣量？,氣體液化循環(huán)-帶膨脹機(jī)的液化循環(huán),一、克勞特循環(huán) 根據(jù)系統(tǒng)能量守恒的關(guān)系，并考慮跑冷損失，不完全熱交換損失循環(huán) 液化系數(shù)為 實(shí)際制冷量 膨脹機(jī)的等熵效率 實(shí)際耗功,氣體液化循環(huán)-帶膨脹機(jī)的液化循環(huán),一、克勞特循環(huán) 影響因素分析： P2- Ve - T3 -,氣體液化循環(huán)-帶膨脹機(jī)的液化循環(huán),一、克勞特循環(huán) 換熱器溫度曲線

21、負(fù)溫差現(xiàn)象 高壓氣體比熱變化大，低溫氣體比熱基本不變 正流氣體與反流氣體流量不同,氣體液化循環(huán)-帶膨脹機(jī)的液化循環(huán),二、海蘭德循環(huán) 高壓常溫膨脹，增加絕熱焓降； 低溫部分由等溫節(jié)流效應(yīng)提高冷量 可采用預(yù)冷，從而 適用于小型液態(tài)裝置,氣體液化循環(huán)-帶膨脹機(jī)的液化循環(huán),二、海蘭德循環(huán),氣體液化循環(huán)-帶膨脹機(jī)的液化循環(huán),三、卡皮查循環(huán) 低壓低溫膨脹，冷量主要來自膨脹機(jī) 液體節(jié)流，實(shí)現(xiàn)液化 流程簡(jiǎn)單，能耗小，投資低， 全低壓流動(dòng)與換熱，設(shè)備體積大 適用于大中型空分。,氣體液化循環(huán)-帶膨脹機(jī)的液化循環(huán),三、卡皮查循環(huán),氣體液化循環(huán)-氦液化循環(huán),臨界點(diǎn)低，為5.2K， 轉(zhuǎn)化溫度也低4.6K， 7K以下節(jié)流

22、才會(huì)產(chǎn)生液體； 故必須預(yù)冷+節(jié)流， 或膨脹對(duì)外輸出功+節(jié)流 一、節(jié)流液化循環(huán) 二、帶膨脹機(jī)液化循環(huán) 三、其它型式的He液化循環(huán),氣體液化循環(huán)-氦液化循環(huán),一、節(jié)流液化循環(huán) 預(yù)冷的必要性，必需的 預(yù)冷溫度，可分級(jí)預(yù)冷 預(yù)冷介質(zhì)：LN2, LH2,氣體液化循環(huán)-氦液化循環(huán),一、帶膨脹機(jī)液化循環(huán) 預(yù)冷并非必需，但有效 LN2預(yù)冷+膨脹機(jī)制冷 LN2預(yù)冷+2膨脹機(jī)制冷柯林斯循環(huán) 根據(jù)最小功設(shè)計(jì)各級(jí)膨脹機(jī)的參數(shù) 保證每級(jí)膨脹機(jī)的正常工作,氣體液化循環(huán)-氦液化循環(huán),LN2預(yù)冷+2膨脹機(jī)制冷 柯林斯循環(huán),氣體液化循環(huán)-氦液化循環(huán),三、其它型式的He液化循環(huán) 雙壓力 雙機(jī)膨脹、兩級(jí)節(jié)流 附加制冷循環(huán) 利用外部

23、制冷機(jī)分級(jí)冷卻,氣體液化循環(huán)-氦液化循環(huán),三、其它型式的He液化循環(huán),氣體液化循環(huán)-氦液化循環(huán),三、其它型式的He液化循環(huán),氣體液化循環(huán)-氫液化循環(huán),氫液化循環(huán) 一、節(jié)流氫液化循環(huán) 二、帶膨脹機(jī)的氫液化循環(huán) 三、氦制冷氫液化循環(huán),氣體液化循環(huán)-氫液化循環(huán),一、節(jié)流氫液化循環(huán) 一次節(jié)流 二次節(jié)流,氣體液化循環(huán)-氫液化循環(huán),二、帶膨脹機(jī)的氫液化循環(huán),氣體液化循環(huán)-氫液化循環(huán),二、帶膨脹機(jī)的氫液化循環(huán),氣體液化循環(huán)-氫液化循環(huán),三、氦制冷氫液化循環(huán),氣體液化循環(huán)-天然氣液化循環(huán),天然氣液化循環(huán) 一、復(fù)疊式制冷液化循環(huán) 二、混合冷劑制冷液化循環(huán) 三、帶膨脹機(jī)的制冷液化循環(huán),氣體液化循環(huán)-天然氣液化循環(huán)

24、,一、復(fù)疊式制冷液化循環(huán),氣體液化循環(huán)-天然氣液化循環(huán),二、混合冷劑制冷液化循環(huán),氣體液化循環(huán)-天然氣液化循環(huán),三、帶膨脹機(jī)的制冷液化循環(huán),授課大綱,緒論 第一章、低溫工質(zhì)的性質(zhì) 第二章、獲得低溫的方法 第三章、氣體液化循環(huán) 第四章、溶液熱力學(xué)基礎(chǔ) 第五章、氣體精餾原理及設(shè)備,溶液熱力學(xué)基礎(chǔ),溶液： 兩種級(jí)以上物質(zhì)組成的均勻，穩(wěn)定的液體，可以蒸發(fā)和凝固。 組成： 兩種液體混合 固體溶解于液體 氣體溶解于液體 溶劑與溶質(zhì) 二元溶液與多元溶液,溶液熱力學(xué)基礎(chǔ),成分：各組成物質(zhì)的比分 質(zhì)量成分：某組分質(zhì)量與溶液總質(zhì)量之比 摩爾成分：溶質(zhì)的摩爾數(shù)與溶液總摩爾數(shù)之比 成分也稱為濃度，其值介于01之間,溶

25、液熱力學(xué)基礎(chǔ),成分：各組成物質(zhì)的比分 質(zhì)量成分與摩爾成分相互關(guān)系,溶液熱力學(xué)基礎(chǔ),溶解度： 溶質(zhì)在溶劑中可溶解的最大量 是溫度和壓力的函數(shù) 完全互溶溶液 0100% 不完全互溶溶液 0% 溶解熱： 溶解通常伴著熱效應(yīng)吸熱或放熱反應(yīng) 吸熱為正，放熱為負(fù),溶液熱力學(xué)基礎(chǔ)基本定律,一、理想溶液及拉烏爾定律 理想溶液： 各組分的性質(zhì)相近，分子作用力基本接近純物質(zhì)，無溶解熱 拉烏爾定律： 蒸氣混合物中某一組分的分壓，等于該純凈物質(zhì)同一狀態(tài)下的飽和蒸汽壓與該組分在溶液中的摩爾成分的乘積 適用于理想溶液，實(shí)際溶液可能有出入,溶液熱力學(xué)基礎(chǔ)基本定律,一、理想溶液及拉烏爾定律 二元理想溶液：,溶液熱力學(xué)基礎(chǔ)基本定律,二、康諾瓦羅夫定