《低溫技術(shù)及其應(yīng)用》本課件將介紹低溫技術(shù)的基本概念、歷史發(fā)展、主要應(yīng)用領(lǐng)域以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。什么是低溫技術(shù)定義低溫技術(shù)是指在低于-150℃的溫度下進(jìn)行的科學(xué)研究、技術(shù)應(yīng)用和生產(chǎn)活動(dòng)。特點(diǎn)低溫環(huán)境下，物質(zhì)的物理性質(zhì)發(fā)生顯著變化，例如超導(dǎo)現(xiàn)象、量子效應(yīng)等。低溫技術(shù)的特點(diǎn)1低溫環(huán)境低溫技術(shù)需要在極低溫度下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備和材料的要求較高。2物質(zhì)性質(zhì)變化低溫環(huán)境會(huì)改變物質(zhì)的物理性質(zhì)，例如密度、粘度、熱傳導(dǎo)率等。3應(yīng)用廣泛低溫技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，例如航空航天、醫(yī)學(xué)、能源等。低溫技術(shù)的歷史發(fā)展118世紀(jì)低溫技術(shù)的萌芽階段，人們開(kāi)始研究低溫現(xiàn)象和制冷方法。219世紀(jì)低溫制冷技術(shù)的突破，例如卡諾循環(huán)的提出和液化氣體的發(fā)現(xiàn)。320世紀(jì)低溫技術(shù)的快速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，例如液氦制冷技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)等。421世紀(jì)低溫技術(shù)向更低溫、更高效、更智能的方向發(fā)展，應(yīng)用前景廣闊。低溫技術(shù)的重要性推動(dòng)科學(xué)研究低溫技術(shù)為物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的研究提供了重要的實(shí)驗(yàn)手段。促進(jìn)技術(shù)發(fā)展低溫技術(shù)在航空航天、醫(yī)學(xué)、能源、電子等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，推動(dòng)了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。改善人類(lèi)生活低溫技術(shù)在食品冷凍、醫(yī)療保健、能源利用等方面改善了人們的生活質(zhì)量。低溫技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域航空航天液氫、液氧等低溫燃料的應(yīng)用，以及低溫材料在火箭、衛(wèi)星等領(lǐng)域的應(yīng)用。醫(yī)學(xué)低溫手術(shù)、冷凍治療、器官冷藏等醫(yī)療技術(shù)，以及低溫材料在醫(yī)療器械中的應(yīng)用。能源天然氣液化、低溫儲(chǔ)能、超導(dǎo)輸電等能源技術(shù)，以及低溫材料在能源設(shè)備中的應(yīng)用。電子超導(dǎo)電子器件、低溫傳感器等電子技術(shù)的應(yīng)用，以及低溫材料在電子設(shè)備中的應(yīng)用。氣體液化技術(shù)1氣體液化將氣體冷卻至其沸點(diǎn)以下，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。2降低溫度通過(guò)壓縮、膨脹、蒸發(fā)等方法降低氣體的溫度。3達(dá)到沸點(diǎn)當(dāng)氣體溫度降至其沸點(diǎn)以下時(shí)，就會(huì)發(fā)生液化。超導(dǎo)技術(shù)1超導(dǎo)現(xiàn)象某些材料在低溫下電阻為零的現(xiàn)象。2超導(dǎo)材料具有超導(dǎo)現(xiàn)象的材料，例如金屬、合金、陶瓷等。3超導(dǎo)應(yīng)用超導(dǎo)技術(shù)在電力、電子、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。低溫材料技術(shù)1耐低溫能夠承受低溫環(huán)境，且性能穩(wěn)定。2高強(qiáng)度在低溫下仍能保持較高的強(qiáng)度和韌性。3低熱傳導(dǎo)率能夠有效地阻隔熱量的傳遞，保證低溫環(huán)境的穩(wěn)定性。低溫測(cè)量技術(shù)低溫溫度計(jì)用于測(cè)量低溫環(huán)境下的溫度。低溫壓力計(jì)用于測(cè)量低溫環(huán)境下的壓力。低溫流量計(jì)用于測(cè)量低溫環(huán)境下的流量。低溫制冷技術(shù)氣體液化過(guò)程壓縮將氣體壓縮至高壓，提高其溫度。冷卻將壓縮后的氣體冷卻至低于其沸點(diǎn)。膨脹將冷卻后的氣體通過(guò)節(jié)流閥膨脹，降低其溫度。液化當(dāng)氣體溫度降至其沸點(diǎn)以下時(shí)，就會(huì)發(fā)生液化。氣體相圖和三相點(diǎn)相圖表示物質(zhì)在不同溫度和壓力下的狀態(tài)。三相點(diǎn)氣體、液體和固體三態(tài)共存的點(diǎn)。常見(jiàn)氣體的液化溫度氣體沸點(diǎn)(℃)氮?dú)?195.8氧氣-183.0氫氣-252.9氦氣-268.9氣體液化的主要工藝低溫制冷法利用低溫制冷機(jī)將氣體冷卻至液化溫度。節(jié)流膨脹法利用氣體通過(guò)節(jié)流閥膨脹降溫液化。渦輪膨脹法利用渦輪膨脹降溫液化氣體。氣體液化設(shè)備介紹低溫泵用于輸送低溫液體。低溫閥用于控制低溫流體的流動(dòng)。低溫?fù)Q熱器用于進(jìn)行低溫?zé)峤粨Q。超導(dǎo)現(xiàn)象及其原理超導(dǎo)現(xiàn)象某些材料在低溫下電阻為零的現(xiàn)象。超導(dǎo)原理超導(dǎo)材料中的電子形成庫(kù)珀對(duì)，在低溫下克服庫(kù)侖斥力，形成無(wú)阻力電流。超導(dǎo)材料及其制備金屬材料例如鉛、汞、鈮等。合金材料例如鈮鈦合金、鈮三錫合金等。陶瓷材料例如氧化銅基高溫超導(dǎo)材料。超導(dǎo)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用超導(dǎo)輸電超導(dǎo)電纜能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)損耗輸電，提高電力傳輸效率。超導(dǎo)儲(chǔ)能超導(dǎo)磁體能夠儲(chǔ)存大量的能量，為電力系統(tǒng)提供備用電源。超導(dǎo)電機(jī)超導(dǎo)電機(jī)具有效率高、體積小等優(yōu)點(diǎn)。超導(dǎo)在電子設(shè)備中的應(yīng)用1超導(dǎo)電子器件超導(dǎo)電子器件具有高速、低功耗等特點(diǎn)。2超導(dǎo)傳感器超導(dǎo)傳感器具有靈敏度高、精度高等特點(diǎn)。3超導(dǎo)量子計(jì)算超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)利用超導(dǎo)材料實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算。低溫材料的性能特點(diǎn)1耐低溫能夠承受低溫環(huán)境，且性能穩(wěn)定。2高強(qiáng)度在低溫下仍能保持較高的強(qiáng)度和韌性。3低熱傳導(dǎo)率能夠有效地阻隔熱量的傳遞，保證低溫環(huán)境的穩(wěn)定性。4耐腐蝕能夠抵抗低溫環(huán)境下的腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命。低溫材料的種類(lèi)及應(yīng)用不銹鋼用于制造低溫儲(chǔ)罐、管道等。鋁合金用于制造低溫容器、電子設(shè)備等。銅用于制造低溫導(dǎo)線、電子器件等。低溫測(cè)量技術(shù)的意義科學(xué)研究為低溫物理、化學(xué)等研究提供準(zhǔn)確的溫度數(shù)據(jù)。工程應(yīng)用確保低溫設(shè)備安全可靠運(yùn)行，提高工作效率。低溫測(cè)量的常見(jiàn)方法電阻溫度計(jì)利用材料電阻隨溫度變化的特性進(jìn)行測(cè)量。熱電偶溫度計(jì)利用兩種不同金屬導(dǎo)體接觸時(shí)產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行測(cè)量。半導(dǎo)體溫度計(jì)利用半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度變化的特性進(jìn)行測(cè)量。低溫制冷技術(shù)的原理壓縮將制冷劑壓縮至高壓，提高其溫度。冷卻將壓縮后的制冷劑冷卻至低于其沸點(diǎn)。膨脹將冷卻后的制冷劑通過(guò)節(jié)流閥膨脹，降低其溫度。吸熱膨脹后的制冷劑吸熱，降低被冷卻對(duì)象的溫度。各類(lèi)低溫制冷設(shè)備低溫制冷設(shè)備的選型1制冷溫度根據(jù)被冷卻對(duì)象的溫度要求選擇合適的設(shè)備。2制冷功率根據(jù)被冷卻對(duì)象的熱負(fù)荷選擇合適的設(shè)備。3可靠性選擇可靠性高、穩(wěn)定性好的設(shè)備。4成本在滿足性能要求的前提下，選擇成本效益高的設(shè)備。低溫制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制冷劑選擇根據(jù)制冷溫度、制冷量等因素選擇合適的制冷劑。循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)合理的制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，保證制冷效率和穩(wěn)定性?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)完善的控制系統(tǒng)，保證制冷系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。低溫技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)創(chuàng)新不斷突