极低温制冷技术的发展与应用

近年来,空间探测和凝聚态物理等领域对极低温制冷技术(1K)的潜在需求越来越大。本文总结了绝热去磁制冷、稀释制冷与吸附制冷三种目前主要制冷方法的原理与优缺点,回顾了三类制冷技术的发展历程与应用现状,提出了绝热去磁制冷、稀释制冷与吸附制冷技术未来的发展趋势与研究重点。     

脉冲管制冷研究进展

简要介绍了脉冲管制冷机的产生和发展，特别是近年来取得的突破性进展，揭示了脉冲管制冷原理，并且指出了脉冲管制冷机的应用前景。     

一种获得低温的制冷技术及其应用

本文介绍一种获得低温的制冷技术——Ｇ－Ｍ循环制冷机的工作原理及其热力学循环过程，以及循环过程中的温度特性，并介绍了Ｇ－Ｍ循环制冷机的应用     

激光制冷

介绍了激光制冷的特点、原理以及发展历史 ,描述了典型的激光制冷装置及其工作过程 ,指出了目前激光制冷存在的问题和今后的研究方向。     

混合工质在低温制冷中的应用

简单介绍了混合工质的特点,分别就混合工质在节流制冷机、回热式制冷机中的应用做了阐述,总结出混合工质对低温制冷机性能的提高有显著作用,其发展空间广阔.     

以理想费米气体为工质的量子制冷循环

本文基于理想费米气体的状态方程，分析了以理想费米气体为工质的量子Ericsson制冷循环中的回热特征，推导出其制冷循环的制冷系数表达式。并在高温和低温条件下对制冷系数进行了讨论。这将对低温制冷机的研究提供理论依据。     

磁制冷和激光制冷技术

 制冷就是使某一空间内物体的温度低于周围环境温度并能维持这个低温的过程。制冷及低温技术有着十分重要的应用,关系到国计民生的多个重要领域,如食品储藏、航空航天、医疗卫生、科学试验等。根据制冷产生的低温环境的不同,制冷技术大体分为三类,120K以上至环境温度以下为普通制冷,20-120K为深度制冷,OK以上至20K为低温和超低温制冷。早期制冷主要采用气体膨胀的方式来获取越来越低的低温,到1932年,荷兰人克西姆采用降低液氦压力的方法获得了0.7K的最低温度。这几乎达到了气体膨胀制冷的极限。     

焦炉气低温氢分离流程制冷循环

我国每年随焦炉气排放到环境中的氢气是数百亿立方米。文中提出分区液化的低温分离法将焦炉气中的氢分离并同时液化。通过CH4及N2的理想蒸汽制冷循环计算,结果表明CH4的制冷系数是N2制冷系数的2.7倍,而相应卡诺效率是1.6倍。通过Ne、H2、He的理想气体制冷循环计算,结果表明Ne的制冷系数和热力学完善度都最高。从热力学角度而言,可分别采用CH4和Ne作为制冷剂组成制冷循环。     

氮低温制冷循环系统在大科学装置中的应用与发展

大科学装置中低温设备的氮低温冷量需要日益快速增长,为减少能耗和保障装置的长期稳定运行,基于大科学装置氮低温系统运行需求,介绍了氮低温制冷循环系统在国内外大科学装置中的应用情况,总结了目前大科学装置中应用氮低温制冷循环系统的研究现状,并探讨以氮制冷机为核心的氮低温制冷循环系统在未来大科学装置中发展方向。     

一种四级自动复叠制冷循环的试验研究

提出了一种四级自动复叠制冷循环,搭建相应的试验装置,选取合理的混合工质及配比并成功制取了-140℃的低温。测量系统各级节流后的温度特性,并进行分析,指出混合工质配比对蒸发温度的影响。     

低温制冷技术在光电器件中的应用及发展

】重点论述了与光电子技术的密切相关的低温制冷技术应用及发展 ,叙述了光电器件常用的几种制冷机的主要特点。根据我国光电器件对低温制冷机的需求概况 ,对我国今后制冷机的发展做了初步展望     

mK温区极低温制冷技术在空间应用的进展及趋势

随着空间科学的不断发展,空间任务需求的温度已低至50 mK,使得极低温技术在空间领域得到了极大的发挥.本文首先介绍了近年来空间科学卫星对极低温的需求,总结了吸附制冷、绝热去磁制冷以及稀释制冷在空间应用的发展历程及工作特点.此外,重点分析了稀释制冷技术在空间应用的现状、趋势及关键问题.最后,指出了空间极低温制冷技术的国内形势及其发展对我国空间科学研究的重要意义.     

不可逆卡诺型制冷循环性能的优化

1引言 一些文献中不考虑热漏的特殊效应，建立不可逆制冷循环模型，但研究表明，这种模型是不完备的．在实际循环中，热漏不仅影响制冷机的最优构型，而且影响制冷机的制冷率、制冷系数特性．本文讨论在考虑实际热阻、热漏条件下，不可逆卡诺制冷循环性能的优化．     

不可逆热电制冷循环的性能优化准则

考虑了热电制冷循环中热阻、热漏和焦耳热等主要不可逆性，引入了特征参量功率消耗比r，借助装置设计参量X表征了内、外不可逆性，利用有限时间热力学建立了制冷功率、制冷系数与特征参量之间的基本优化关系，导出了协调制冷功率与制冷系数的参量r、X以及电流I的优化准则。     

脉管制冷用于低温超导磁体冷却的可行性分析

采用制冷机直接冷却的低温超导磁体系统与传统液氮冷却方式相比，具有轻便紧凑、运行简单、维护方便、可长时间连续运行等优点；而脉管制冷由于冷端无运动部件，与传统的G-M制冷机相比，具有结构简单、运行可靠、振动小等优点．本文结合我们在液氮温区脉管制冷方面的技术，从漏热和经济性两方面探讨了将脉管制冷直接用于冷却一个5特斯拉NbTi低温超导磁体的可行性，为后期系统的搭建奠定基础．     

应用于低温领域的双温复叠式制冷循环

双温复叠式制冷循环可以用于低温领域中需要提供两个不同制冷温度的场合。首先介绍了双温复叠式制冷循环的原理和组成,然后建立了双温复叠式制冷循环的热力学模型,通过热力计算分析了冷凝温度、低温部分蒸发温度、蒸发冷凝器传热温差、流经高低温蒸发器质量流量比、过热度和过冷度对该循环性能的影响。     

脉管制冷用于低温超导磁体冷却的可行性分析

采用制冷机直接冷却的低温超导磁体系统与传统液氦冷却方式相比,具有轻便紧凑、运行简单、维护方便、可长时间连续运行等优点;而脉管制冷由于冷端无运动部件,与传统的G-M制冷机相比,具有结构简单、运行可靠、振动小等优点.本文结合我们在液氦温区脉管制冷方面的技术,从漏热和经济性两方面探讨了将脉管制冷直接用于冷却一个5特斯拉NbTi低温超导磁体的可行性,为后期系统的搭建奠定基础.     

一种大口径无液氦低温超导磁体系统的研制

将铜和不锈钢材料制作成Φ646mm×1175mm大口径低温超导磁体复合骨架,骨架两端设计有传热热桥。选用1.5W@4.2K的G-M制冷机作为冷源,采用高导热的无氧铜编织带作为制冷机二级冷头和传热热桥之间的柔性连接件,来实现柔性传热。经过124h后,实现了低温超导磁体系统的冷却。超导磁体闭环运行后,磁场强度达到设计值,均匀区内不均匀度优于指标要求。     

一种零蒸发率低温超导磁体系统的研制

介绍了零蒸发率低温超导磁体系统的设计与研制。整个系统主要包含超导磁体与低温冷却两部分。超导磁体使用NbTi线绕制,采用主线圈加补偿线圈的结构,中心磁场强度最大可达5.7T。磁体通过4.2K级G-M制冷机冷却,同时每天可生产约5L液氦。系统自常温开机运行,约45小时后开始生产液氦,液氦液面高于超导磁体2/3时,停止氦气供给。磁体加电闭环运行后,系统可实现静态零蒸发率。     

形形色色的制冷技术

随着科学技术的发展,制冷技术已渗透到从日常生活到衣、食、住、行到尖端科技的各个领域。100多年来,新的制冷技术层出不穷、飞速发展,本文将简单介绍目前的主流制冷技术。一、焦耳-汤姆孙效应制冷实验证明,管外包裹不导热材料、管中安装一个多孔塞或节流阀,使多孔塞两边维持较大压强差(一边高压强P1、另一边保持低压强P2),气体就会从气压高的一边经多孔塞缓慢流向气压低的一边,并达到稳定状态,这个过程就叫节流过程,气体在节流过程前后温度改变的现象称为焦耳-汤姆孙效应。在节流过程中,气体压强与温度的变化为dT=μdP(μ为焦汤系数)。μ…