制冷与低温技术原理试题.pdf

制冷与低温技术原理[填空题]1低温制冷技术的主要内容包括哪些方面（如：液化、分离、环境、真空等）？举出两个例子说明之。参考答案：[填空题]2以材料学科为例，说明低温制冷技术对其影响和促进作用。在哪些方面产生了比较大的变化和进步？参考答案：陶瓷及陶瓷复合物（如熔融石英、稳定氧化锆、硼化钛、氧化硅等）具有一系列优良性质：比钢轻、强度和韧性好、耐磨、导热系数小、表面光洁度高。将陶瓷用烧结法渗入溶胶体制成零件或用作零件的表面涂釉，可改善零件的性能。聚合材料（工程塑料、合成橡胶和复合材料）用于制冷产品中作为电绝缘材料、减振件和软管材料；利用聚合材料的热塑性，以新工艺通过热定型的方法制造压缩机中的复杂零件（转子、阀片等）。这些新材料的应用，带来产品性能、寿命的提高和成本的降低。[填空题]3超导技术与低温制冷技术有何关系？低温超导和高温超导分别工作在那个温区？两种超导体目前的主要用途是什么？参考答案：低温制冷技术可以提供超导技术所需要的温区。低温超导一般是在Tc<30K的温区下，在强电磁场中，NbTi超导材料用作高能物理的加速器、探测器、等离子体磁约束、超导储能、超导电机及医用磁共振人体成像仪等；NbSn超导材料除用于制作大量小型高磁场（710T）磁体外，3还用于制作受控核聚变装置中数米口径的磁体；用Nb及NbN薄膜制成的低温仪器，已用于军事及医学领域检测极弱电磁信号。低温超导材料由于Tc低，必须在液氦温度下使用，运转费用昂贵，故其应用受到限制。具有高临界转变温度（Tc）能在液氮温度条件下工作的超导材料。因主要是氧化物材料，故又称高温氧化物超导材料。高温超导材料不但超导转变温度高，而且成分多是以铜为主要元素的多元金属氧化物，氧含量不确定，具有陶瓷性质。氧化物中的金属元素（如铜）可能存在多种化合价，化合物中的大多数金属元素在一定范围内可以全部或部分被其他金属元素所取代，但仍不失其超导电性。除此之外，高温超导材料具有明显的层状二维结构，超导性能具有很强的各向异形性。[填空题]4通常大型科学装置中都含有低温系统，它的主要作用是什么？参考答案：科学研究往往需要人工的低温环境。例如：为了研究高寒条件下使用的发动机、汽车、坦克、大炮的性能，需要先在相应的环境条件下作模拟试验；航天仪表、火箭、导弹中的控制仪，也需要在地面作模拟高空环境下的性能试验，低温低压环境实验装置为这类试验提供了条件。气象科学中，云雾室需要（-45~30）℃的温度条件。云雾室用于人工气候实验，研究雨滴、冰雹的增长过程、各种催化方法及扰动对云雾的宏观、微观影响，模拟云的物理现象，等等。