低温原理讲课教案.doc

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1、低温原理讲课教案第一章低温工程的性质通常指的工质为低温工质与制冷工质的不同：1、即可作为制冷工质，又可作为原料、产品。2、可以是相变制冷，可能是单相制冷。3、单靠加压不能液化。低温与普冷的区别：1、可能是闭式循环，也可能是开式循环。2、高低温热源温差较大，须采用回热系统。以120K为界以下：（1）烃类：烷、烯、炔约120K（）石油气（戊，已烷），天然气（甲烷）（2）空分成分：约80K（3）超低温：H2,20K,He,4.2K§1-1低温工程的种类120K级的低温：天然气（广义）的液化分离-----------石化行业80K级的低温：空气的液化分离---

2、--------制氧行业20K级以下的低温：氢气的液化，氦的液化。低温工程的性质：（1）甲烷，天然气的主要成分：（5）氖来自空气，灯炮气（6）氢来自煤、天然气，燃料（7）氦来自合成氨尾气、天然气制冷剂所指的低温技术：（1）获得纯净的低温介质（分离技术）（2）获得低温液态工质（液化技术）（3）利用低温工质获得所需的低温温度（低温制冷技术）（4）利用低温制冷获得高真空（低温泵）（5）低温工质的储藏与运输（6）低温绝热技术。§1-2空气及其组成气体的性质空气=干空气+水蒸气干空气：78%21%1%二元：N2+O2三元：N2+O2+Ar可写作理想气体对待，M=

3、28.97，在相平衡（汽/液）情况下：液体中，N2：59%O2：40%：1%（1）：安全，无味无毒，保护气体，是极好的冷源介质，保存生命（生物），预冷和保护层（）（2）：助燃，促进动植物生命新陈代谢，很活泼。易于爆炸，在空分装置，输氧管道，…。是无色，炼钢助燃，火箭发动机，焊接，切割……。（制氧机的名字来源）（3），隋性气体（不氧化），作为保护气体或切灯泡气，空气含量大。（4）：很好的制冷剂，安全可靠（）所谓的空分：就是从空气中提取N2、O2、Ar以及Ne……。主要是低温分离，此外还有常温分离方法：分子筛变压吸附（SPA），膜分离等。§1-3氢的性质（

4、1）性质最为复杂的低温工质有三个同位素HDT。H：0个中子，1个质子；D：1个中子，1个质子氢是，而HD仅占0.026~0.032%的比例。的密度最小，最大，最小、最小，扩散能力很强，可以渗透金属。：a、制冷工质b、洁净燃料c、重氢的原料不易处理，易燃易炸，易泄漏。（2）正氢与仲氢Ortha-Hydrogen正氢，Para-Hydrogen仲氢，平衡氢(e-)=正常氢（标准氢）(n-)=75%（O—P）正—仲转化，放热反应，汽态时要催化。转化热>汽化潜热，液态时可自动转化，但很慢。的储存：由于转化热放出，易于汽化，故生产时加催化剂。促使O→p转化。（n

5、→e的放热，和n→P的放热）所以的性质有多种正常氢（），平衡氢（），仲氢（）同位素有正常氘（），……。§1—4氦的性质氦有两种同位素主要是天然气中提取通常指的氦为，同为含量很少。氦是最难液化的气体，很长时间被认为是永久气体。氦有两个三相点，在25bar以下得不到固体，但存在一个高阶的液态相变：叫做超液氦，中间的线叫入线。入转变点约2.17K，“”显示了Cp的变化关系—突变，无气化潜热特性：（1）超流性“爬膜”、“喷泉”（2）超导热性。当时，的混合物存在。，越高。[超导特性是固体导电特性（电阻为0，抗磁性=）]超导与超流均为量子特性。phonon声子ph

6、oton光子quantum量子。第二章获得低温的方法§2-1获得低温方法有物理法（1）相变制冷（液体气化，固体融化，固体升华，液体抽气）(2)压缩气体绝热节流（3）等熵膨胀（4）辐射制冷（5）涡流制冷（6）热电制冷，（7）吸收制冷吸附制冷。§2-2绝热节流低温制冷装置中，主要是绝热节流和等熵膨胀（主动）什么是节流过程：理想气体焦一汤效应，节流后的温度变化效应（实际气体）微分节流效应理想气体积分节流效应取决于节流前的气体状态。三种情况内在机理，，节流后，但d(pv)不定，也不确定。转化温度与转化曲线根据微分节流效应关系，可以求出时的状态此时为转化温度实践

7、证明，当节流前如果是，则节流后产生制冷效果。通常必须以后节流才能制冷积分节流效应的计算（1）图上表示（2），为平均微分节流效应等温节流的效应节流后升温至节流前温度所需热量微分节流效应，积分节流效应等温节流效应§2-3气体等熵膨胀通过膨胀机实现，对外做功微分等熵效应已知则故总是具有冷效应对外作功的内位能的增加，都是通过消耗内动能而产生的，因此理想气体膨胀前后温差T1 为初温，—为膨胀比制冷量计算——等温节流效应——膨胀输出功要提高膨胀前后温差：（1）增加初温（2）增加膨胀比膨胀机效率——等熵效率，实际焓降与理论焓降之比绝热节流与等熵膨胀比较温度效应和制冷

8、量均是等熵膨胀高第三章气体液化循环§3-1概述1、制冷的目的：（1）低温气体液化，必须降温至以