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文档简介

1、1.1 Methods of refrigeration1.1.1 Refrigeration by phase change1.1.2 Refrigeration by gas expansion1.1.3 Refrigeration by Ranque-Hilsch effect1.1.4 Refrigeration by Peltier effect第一节 制冷的方法一、相变制冷二、气体膨胀制冷三、气体涡流制冷四、热电制冷半导体五、去磁制冷六、稀释制冷七、热声制冷八、激光制冷8/1/202221.1.3 Refrigeration by Ranque-Hilsch effect (193

2、1, French) 兰克管8/1/202231.1.3 Refrigeration by Ranque-Hilsch effect (1931, French) 兰克管Hot outlet(130)Flow inletsCold outlet(-50)OrificeValve1.1 Methods of refrigeration1.1.1 Refrigeration by phase change1.1.2 Refrigeration by gas expansion1.1.3 Refrigeration by Ranque-Hilsch effect1.1.4 Refrigeration

3、 by Peltier effect第一节 制冷的方法一、相变制冷二、气体膨胀制冷三、气体涡流制冷四、热电制冷五、去磁制冷六、稀释制冷七、热声制冷八、激光制冷8/1/202251.1.4 Refrigeration by Peltier effect(1934, French) 热电制冷ElectronPeltier effect (珀尔帖 1834) : 当直流电流通过两种不同导电材料组成的闭合线路时,就会使一个接点变冷,另一个变热。Seebeck effect (塞贝克 1821) : 发现在两种不同金属组成的闭合线路中,如果两接触点的温度不同,有一个电动势存在。Electronhole8

4、/1/202261.1.4 Refrigeration by Peltier effect(1934, French) 热电制冷Cold endElectronholeElectronHot endsPeltier effect (珀尔帖 1834) : 当直流电流通过两种不同导电材料组成的闭合线路时,就会使一个接点变冷,另一个变热。Seebeck effect (塞贝克 1821) : 发现在两种不同金属组成的闭合线路中,如果两接触点的温度不同,有一个电动势存在。铜康铜Cold endHot end8/1/202271.1.4 Refrigeration by Peltier effect

5、(1934, French) 热电制冷Cold endHot endPeltier effect (1834) : 当直流电流通过两种不同导电材料组成的闭合线 路时,就会使一个接点变冷,另一个变热。一般23级(温差100),最多8级(温差140160)。8/1/20228小型风力驱动冷却法获取淡水装置Cold endHot end1.1 Methods of refrigeration1.1.5 Refrigeration by adiabatic demagnetization 1.1.6 Refrigeration by dilution 1.1.7 Refrigeration by th

6、ermoacoustic effect1.1.8 Refrigeration by laser第一节 制冷的方法一、相变制冷二、气体膨胀制冷三、气体涡流制冷四、热电制冷五、去磁制冷六、稀释制冷七、热声制冷八、激光制冷8/1/202210Refrigeration by expansion of working substances ( 1908 )Normal Boiling PointCritical PointInversion PointTb(K)Tb()Tc(K)Tc()Tmax(K)tmax()N274.4-198.8126.3-146.9604331H220.4-252.833.3

7、-239.9204-69He4.3-268.95.3-267.946-227TTaTcTbTf1atmHelium0.01atm0.83K8/1/2022111.1.5 Refrigeration by adiabatic demagnetization 绝热去磁制冷 P.Debye (1926, Germany) and W. F. Giauque (1933, Canada) 磁热效应顺磁性物质磁畴8/1/2022121.1.5 Refrigeration by adiabatic demagnetization 绝热去磁制冷 P.Debye (1926, Germany) and W.

8、F. Giauque (1933, Canada) CompressedCooledExpanded8/1/2022131.1.5 Refrigeration by adiabatic demagnetization 绝热去磁制冷W. F. Giauque (1933, Canada) and DPMc Dougall (Canada) CompressedCooledExpanded0.25k 10-7K硫酸钇 (1.5K)1.1 Methods of refrigeration1.1.5 Refrigeration by adiabatic demagnetization 1.1.6 Re

9、frigeration by dilution 1.1.7 Refrigeration by thermoacoustic effect1.1.8 Refrigeration by laser第一节 制冷的方法一、相变制冷二、气体膨胀制冷三、气体涡流制冷四、热电制冷五、去磁制冷六、稀释制冷七、热声制冷八、激光制冷8/1/202215H. K. Onnes and liquefaction of helium Superfluid 超流体Superfluid : 1.常压下永远不会凝固 (0.83K) 2. 表面张力:0.05H23. 超流动性:10-12Pas 4. 高热导率:104 Cu8/

10、1/2022161.1.6 Refrigeration by 3He-4He dilution 氦稀释制冷 4He and 3He4He-I 4.2K3He-I 3.2K4He-II 2.2K3He-II 0.003K8/1/2022171.1.6 Refrigeration by 3He-4He dilution 氦稀释制冷 4He and 3He4He-I 4.2K3He-I 3.2K4He-II 2.2K3He-II 0.003K油水8/1/2022181.1.6 Dilution refrigerator 氦稀释制冷机 Heinz London (1962, German)Mixing

11、 chamber(0.01K)StillHeat exchangerGas 3HeLiquid 3He油水1.1 Methods of refrigeration1.1.5 Refrigeration by adiabatic demagnetization 1.1.6 Refrigeration by dilution 1.1.7 Refrigeration by thermoacoustic effect1.1.8 Refrigeration by laser第一节 制冷的方法一、相变制冷二、气体膨胀制冷三、气体涡流制冷四、热电制冷五、去磁制冷六、稀释制冷七、热声制冷八、激光制冷8/1/2

12、022201.1.7 Rijke 管、 Sondhauss管、 Taconis 振荡 Sondhauss (1850 , German ), Rijke (1859 , Dutch )8/1/2022211.1.7 Rijke 管、 Sondhauss管、 Taconis 振荡 Sondhauss (1850 , German ), Rijke (1859 , Dutch )声音温差8/1/2022221.1.7 Refrigeration by thermoacoustic effect 热声制冷 G. W. Swift and J. T. Wheatley (1988, American)

13、8/1/202223噪声能量回收装置1.1 Methods of refrigeration1.1.5 Refrigeration by adiabatic demagnetization 1.1.6 Refrigeration by dilution 1.1.7 Refrigeration by thermoacoustic effect1.1.8 Refrigeration by laser第一节 制冷的方法一、相变制冷二、气体膨胀制冷三、气体涡流制冷四、热电制冷五、去磁制冷六、稀释制冷七、热声制冷八、激光制冷8/1/2022251.1.8 Refrigeration by laser 激

14、光制冷 A. L. Schawlow and H. G. Dehmelt (1975, American) AtomAtomfurnacePhotonsLaser多普勒冷却8/1/2022261.1.8 Refrigeration by laser 激光制冷 A. L. Schawlow (1975)Steven Chu (1985、 1987、1995 、1997, American) (朱棣文)钠原子24010-6K8/1/2022271.1.8 Refrigeration by laser 激光制冷 A. L. Schawlow (1975)Steven Chu (1985、1987、1

15、995 、1997, American) (朱棣文)钠原子110-6K磁光阱8/1/2022281.1.8 Refrigeration by laser 激光制冷 A. L. Schawlow (1975)Steven Chu (1985、1987、1995 、1997, American) (朱棣文)钠原子2.4 10-11K磁光阱25cm/s (1km/h)8/1/2022291.1.8 Refrigeration by laser 激光制冷 A. L. Schawlow (1975)Steven Chu (1985、1987、1995 、1997, American) (朱棣文)TaTTcTbTf1atm8/1/202230Guillaume Amontons (1663-1705, French ) and the absolute zeroAmontons Law: p1/p2=T1 /T2查理定律 p1/T1= (p1 - p2) / (T1 -

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