氦气制冷机的工作原理 谢谢

深低温设备 - 工作原理深低温设备的工作原理主要有气体液化和气体分离两个方面。 气体液化 　气体液化是根据液化循环，组织液化设备实现的。主要的液化循环有林德液化循环和克劳德液化循环。 深低温设备① 林德液化循环:利用节流阀的节流效应使原料气液化的循环（图1）。常压p1、常温T1的原料气在压缩机中等温压缩由状态1到状态2，相应的压力为p2，经换热器降温到状态3,然后通过节流阀降压，等焓膨胀到状态4。这时,部分气体就转变成液体，从贮液器排出；未液化的部分气体在换热器中复热至状态1，从而形成一个热力循环。 ② 克劳德液化循环:利用等熵膨胀和等焓膨胀结合制冷来使原料气液化的循环（图2）。常压p1、常温T1的原料气在压缩机中等温压缩由状态1到状态2，相应的压力为p2,经换热器E1降温到状态3。此后气体分为两部分,一部分气体继续经换热器E2、E3，降温到状态4、5,再通过节流阀等焓膨胀到状态6。这时,部分气体转变为液体从贮液器排出；未液化的部分气体在换热器E3中复热至状态8，再汇合另一部分在膨胀机中等熵膨胀至状态8的气体，最后在换热器E2、E1中复热至状态1,从而形成一个热力循环。其他尚有在此基础上发展的液化循环，如带附加制冷循环（如带氨或液氮或其他冷源的预冷循环）的节流液化循环或等熵膨胀液化循环，带外加制冷循环（如外加氮制冷循环）等熵膨胀的液化循环、回热式气体制冷循环（见制冷机循环）和多级等熵膨胀的液化循环等。 以上各种循环均为理想循环。但在实际应用中，压缩机的压缩过程不是等温过程，换热器有复热不足和外热侵入的冷量损失,膨胀机有绝热损失和机械损失等,因此在实际制冷流程中需要采取补偿措施，以求流程的热量平衡。 气体分离 　常用的原料气分离原理有深低温精馏、深低温分凝和深低温吸附3种。①深低温精馏:先将原料气液化，然后再按各组分冷凝（蒸发）温度的不同，应用精馏原理分离出各组分。分离的过程是在深低温精馏塔中实现的。这种方法适用于被分离组分的冷凝温度相近的原料气,如从空气中分离氧和氮。②深低温分凝:利用原料气中各组分冷凝温度的差异，在换热器中降低原料气的温度，由高到低逐个组分进行液化，并在分离器中将液体分离。这种方法适用于被分离组分的冷凝温度相距较远的原料气如焦炉气的分离。③深低温吸附：利用多孔性的固体吸附剂具有选择吸附的特性，在深低温下吸附某些杂质组分，以获得纯净的产品。如利用分子筛吸附器在液态空气温度下从粗氩中吸附氧和氮，以获得精氩。 根据工艺的需要，有时单独使用一种原理，有时几种原理同时并用。 http://www.hudong.com/wiki/%E6%B7%B1%E4%BD%8E%E6%B8%A9%E8%AE%BE%E5%A4%87原理 斯特林制冷机的理想工作过程是由两个定容过程和两个定温过程（见热力过程）组成的可逆循环（见热力循环）。工质在压缩腔被定温压缩后，经过回热器被定容冷却，然后在膨胀腔定温膨胀，再经过回热器被定容加热后返回压缩腔。要完成这样的理想循环，一个气缸内的两个活塞必须作间断运动。但实际上，两个活塞是利用同一根曲轴的转动作连续往复运动的；而且机器还存在余隙容器、工质流动阻力、换热器换热不完全和冷量损失等情况，故实际过程与理想过程有所差异。 图为单级斯特林制冷机的结构。压缩气缸和膨胀气缸组成一体。推移活塞把气缸工作空间分成膨胀腔和压缩腔。压缩活塞通过两个主连杆与曲轴上的两个曲拐相连；推移活塞由穿过压缩活塞的活塞杆和副连杆与曲轴的中间一个曲拐相连。这个曲拐与另两个曲拐保持一定的夹角。曲轴的转动使两活塞作差动往复运动，从而使气体压缩、膨胀和回热。气缸的周围装有水冷却器、回热器和冷凝器（即凝汽器）。在气体工质通道中设有阀门。当压缩活塞向上运动时，工质被压缩，从压缩腔排出，经水冷却器、回热器冷却和降温，然后经冷凝器内侧流入膨胀腔。推移活塞向下移动（此时压缩活塞仍向上，然后向下移动），工质在膨胀腔内膨胀后温度降低，即产生冷量。当推移活塞向上运动时（此时压缩活塞仍向下移动），工质继续膨胀后经冷凝器内侧对外输出冷量，依次进入回热器、水冷却器。低压低温的工质由膨胀腔回流至压缩腔时，在回热器填料中吸取热量而温度升高。气体经上述工作过程消耗了功，产生的热量由冷却水带走，消耗的功由电动机输入。冷凝器外侧的气体将热量传递给冷凝器，而使气体温度降低，直至冷凝成液化气体流下。 斯特林制冷机已由单级发展到双级和三级。为了增加机器的制冷量，还有利用四个单级制冷机并联组成的四缸回热式气体制冷机。 单级斯特林制冷机的致冷温度范围为173～73K，适用于空气液化和气体分离等。双级的致冷温度范围为12～15K,适用于氢和氖气的液化。三级制冷机的致冷温度为7.8K，还能为更低温度的物理实验提供冷源。当工质处于气液两相区时，最低温度可到3.1K。

氦气是什么？

氦气为无色无味，不可燃气体，空气中的含量约为百万分之5.2。化学性质完全不活泼，通常状态下不与其它元素或化合物结合。

中文名 氦气 hàiqì

英文名　helium

EINECS号 275-187-7[1]

化学式 He

属于稀有气体单质。由氦原子聚合而成分子量4.003

气体密度0.1786g/L（0°C、1atm）

液态密度125.2g/L（4.2K、100.312kPa)

比重 0.14（空气=1）

沸点 4.3K（1atm）

熔点1.0K（2.6atm）

临界温度为—268.95

临界压力 0.228MPa

蒸发热 5.50cal/g、20.4kJ/kg（沸点）液态与气态的体积比 699（0℃、1atm、以液态体积为1?）

性质　无色、无味、无臭常温下为气态的惰性气体。临界温度最低，是最难液化的气体。极不活泼，不能燃烧也不助燃。进行低压放电时显深黄色。氦具有特殊的物理性质，在绝对零度时在其蒸气压下，氦不会固化。氦气化学性能稳定一般不生成化合物，在低压放电管中受激发可形成He +2 、HeH等离子及分子。在特定条件下和某些金属可形成化合物。质量标准1.国家标准工业氦气GB/T 4844.1—1995

氦气是什么?有什么用?

简介

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氦气为无色无味，不可燃气体，空气中的含量约为百万分之5.2。化学性质完全不活泼，通常状态下不与其它元素或化合物结合。理论上可以从空气中分离抽取，但因其含量过于稀薄，工业上从含氦量约为0.5%的天然气中分离、精制得到氦气。

氦，HELIUM，源自helios，意为"太阳"，1868年发现。几乎世界上所有的氦气都是由美国的天然气井中提取的。它比空气轻，广泛地应用于飞艇和气球，以取代其有高度可燃性的氢气。液态氦因其沸点特别低而成为低温学领域的无价之宝。

总结

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化学式 He

分子量 4.003

气体密度 0.1786kg/m3（0°C、1atm）

液态密度 0.1250kg/??（沸点）

比重 0.14（空气=1）

沸点 4.3K（1atm）

熔点 1.0K（26atm）

临界温度 5.3K

临界压力 0.228MPa

蒸发热 5.50cal/g、20.4kJ/kg（沸点）

液态与气态的体积比 699（0℃、1atm、以液态体积为1??）

发现

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早在1868年，法国天文学家简森(Janssen P J C,1824-1907)在观察日全蚀时，就曾在太阳光谱上观察到一条黄线D，这和早已知道的钠光谱的D1和D2两条线不相同。同时，英国天文学家洛克耶尔(Lockyer J N,1836-1920)也观测到这条黄线D。当时天文学家认为这条线只有太阳才有，并且还认为是一种金属元素。所以洛克耶尔把这个元素取名为Helium，这是由两个字拼起来的，helio是希腊文太阳神的意思，后缀-ium是指金属元素而言。中译名为氦。

1895年，莱姆赛和另一位英国化学家特拉弗斯(Travers M W,1872-1961)合作，在用硫酸处理沥青铀矿时，产生一种不活泼的气体，用光谱鉴定为氦，证实了氦元素也是一种稀有气体，这种元素地球上也有，并且是非金属元素。

氦气的用途

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利用其－268.9℃的低沸点，液氦可以用于超低温冷却。在悬浮列车等领域中广受关注的超导体应用中，氦气是不可或缺的。此外，由于化学性质不活泼和轻于空气等特征，氦气常用于飞船或广告气球中的充入气体，这一用途也是众所周知的。在海洋开发领域的呼吸用混合气体中，以及医疗领域的核磁共振成像设备的超导电磁体冷却的用途中，氦气都得到广泛的应用：军工、科研、石化、制冷、医疗、半导体、管道检漏、超导实验、金属制造、深海潜水、高精度焊接、光电子产品生产等。

使用氦气的机器设备

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氦气冷冻机，核磁共振，谱仪，光谱

主要性质

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在室温和大气压力下，氦是无色、无嗅、无味的气体。它在干空气中的体积含量为5.24×10-6。

氦不能仅靠将饱和液体冷却到绝对零度而固化。要使氦固化，必须施以相应压力。在2.173K，氦将或多少从正常液体转变成一种具有独特性质的流体。温度高于2.173K的液体称为氦Ⅰ。低于此温度的液体称为氦Ⅱ。氦Ⅱ为超流体。它的熵为零，热导率极高，黏度几乎为零。氦是单原子气体，化学性质不活泼。通常条件下不与其它元素和化合物反应。

氦气传播速度

因为氦气传播声音的速度差不多为空气的三倍，所以吸入氦气的人说话的声音会变高频率。这个有趣的现像，使得吸入氦气的人说话尖声细气，男性顿时会变得娘娘腔，就好像旧时的卡通人物一样。...>>

氦气同位素气体是什么？

所谓同位素原子就是质子数相同的原子，一般氦气中的氦原子的原子核都是两个质子和种子构成的，而氦-3的原子核是由两个质子和一个中子构成的

氦气有什么用

由于氦很轻，而且不易燃，因此它可用于填充飞艇、气球、温度计、电子管、潜水服等。也可用于原子反应堆和加速、激光川、火箭、冶炼和焊接时的保护气体，还可用来填充灯泡和霓虹灯管，也用来制造泡沫塑料。

由于氦在血液中的溶解度很低，因此可以加到氧气中作为潜水员的呼吸用气体。

液体氦的温度接近绝对零度（-273℃），因此它在在超导研究中中用作超流体，制造超导材料。液态氦还常用做冷却剂和制冷剂。在医学中，用于氩氦刀以治疗癌症。

它还可以用作人造大气层和镭射媒体的组成部分。

氦气可以用于保存尸体， *** 水晶棺材内的气体即为氦气。

氦气：是一种无色无味，不可燃的气体，空气中的含量约为百万分之5.2。化学性质不活泼，通常状态下不与其它元素或化合物结合。作用：低温冷源、气球充气、气球充气、保护气等其他方面。

氦气的毒理性：

1、如果大量吸入氦气，会造成体内氧气被氦取代，因而发生缺氧（呼吸反射是受体内过量二氧化碳驱动，而对缺氧并不敏感），严重的甚至会死亡。

2、如果是由高压气瓶中直接吸入氦气，那么其高流速就会严重地破坏肺部组织。大量而高压的氦和氧会造成高压紧张症状Highpressurenervoussyndrome（HPNS），不过少量的氮就能够处理这个问题。大量及长时间吸入氦气可导致脑损伤甚至死亡。

3、在大部分薯条类包装袋里也含有少量氦气，不过没有危害。

扩展资料

氦气的应用领域

氦气广泛应用于军工、科研、石化、制冷、医疗、半导体、管道检漏、超导实验、金属制造、深海潜水、高精度焊接、光电子产品生产等。

1、低温冷源：利用液氦的-268.9℃的低沸点，液氦可以用于超低温冷却。而超低温冷却技术在超导技术等领域有较广泛的应用，超导材料需要在低温（100K左右）中才能表现出超导特性，大多数情况下只有液氦能比较简便地实现这样的极低温。

超导技术在交通行业的磁悬浮列车，医疗领域的核磁共振成像设备都有较大的应用。

2、气球充气：由于氦气密度远小于空气（空气的密度为1.29kg/m3，氦气的密度为0.1786kg/m3），而且化学性质极不活泼，较氢气安全（氢气可以在空气中燃烧，可能会引起爆炸），氦气常用于飞船或广告气球中的充入气体。

3、检验分析：仪器分析中常用的核磁共振分析仪的超导磁体需要利用液氦降温，气相色谱分析中氦气常作为载气，利用氦气渗透性好、不可燃的特点，氦气还应用于真空检漏，如氦质谱检漏仪等。

4、保护气：利用氦气不活泼的化学性质，氦气常用于镁、锆、铝、钛等金属焊接的保护气。

参考资料来源：百度百科-氦气

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