超低温制冷以及超高温熔炼技术

空调大家知道吗?一个空间,如果将这个空间内的部分空间跟外界空间隔绝,降低两个空间的热传导性能,甚**隔绝热传导。之后使用空调制冷,就可以让隔绝空间内的温度,低于外界温度。
 
这其中的核心原理,看起来很复杂,好像是用什么氟利昂之类。大家知道为什么要用氟利昂之类的做制冷剂吗?由于氟利昂化学性质稳定,具有不燃、无毒、介电常数低、临界温度高、易液化等特性,因而广泛用作冷冻设备和空气调节装置的制冷剂。
而其他的常规气体就不太行了。往往难于液化,即便是高压状态下,也难于液化。
 
但是,并非采用其他气体或者液体,就不可以制冷。只是效果没有它好而已。
事实上,采用其他气体同样也可以制冷。这就要从制冷技术的核心工作原理说起了。
 
制冷技术的核心原理,就是分子的热运动。特别是气体分子。当气体扩张时,气体对外界做功。内能减少。内能转化为对外做功的机械能。温度降低。
制冷技术,就是采用了这个原理进行制冷的。
反之,当外界对气体做功,气体压缩。机械能转化为内能。气体的温度就会升高。
比方说,在某密闭空间内加上一点脱脂棉,之后压缩这个空间的空气,之后棉花会因为空间温度升高而自燃。
 
同时,液体和气体在不同压强下,其气化温度,沸点,液化温度也是不一样的。
例如氟利昂,当压缩加压时,在高压下,其液化点升高,即使高温,也可以液化。
但是一旦体积扩张,空间压强变小,其气化温度也会随压强变低而变低,即使温度不太高,也会气化。
 
空调的基本原理
空调基本上可看作是不带隔热箱的冰箱,它利用氟里昂等制冷剂的蒸发来制冷。冰箱和空调中氟里昂的蒸发循环机制是相同的。根据韦伯斯特在线词典,“氟里昂”一词“统指作为制冷剂和气雾推进剂的任何不可燃碳氟化合物”。

典型空调结构 
空调中的蒸发循环过程如下:
1.压缩机压缩吸收了室内热量的氟里昂气体,使之变成高压高温氟里昂气体(图中红色部分)。
2.高温气体流经一组盘管,将热量带到室外散发,散热后凝结成液体。
3.液态氟里昂流过一个膨胀阀,压力变小,体积扩张,在此过程中蒸发为低压低温氟里昂气体(图中淡蓝色部分)。
4.低温气体流经一组盘管,在此过程中吸收热量,从而使室内温度降低。
氟里昂中混有微量用来润滑压缩机的油脂。
风扇将空气吹过盘管,以此来提高盘管的室外散热和室内制冷能力。
 
 
上面的过程,实质就是气体做功的过程。
 
当制冷剂从膨胀阀流出时,因为入口比较大。压强变小,液态制冷剂扩张膨胀,对外做功。成为低温气体,导致温度下降,低于空间温度。
 
当低温气体流过蒸发器时,接受室内的温度。低温制冷剂温度升高。逐步接近室内的空间温度。
 
之后这些气体,进入压缩机压缩。接近室温的制冷剂气体被压缩后,温度进一步升高。温度高于室内和室外温度,超过空间温度。
 
这些高温气态制冷剂,经过空间外管线,在空气散热的方式下,将热量带出了室外。逐步变回液态,**终达到了,将空间内热量带到空间外,对内空间降温制冷的目的。
 
事实上,这个过程中,不光有制冷的过程,也含有制热的过程。
 
制冷的过程,就是经过膨胀阀时,气体扩张,导致温度下降,达到了制冷的效果。
但是制热的过程也是有的。气体经过压缩机,气体被压缩,导致温度升高。这就个是制热的过程。
 
所以说,空调制冷,虽然**主要目的是制冷。但是,制冷和制热是同时存在的。只不过,由于作用方向的不同。导致的效果不同而已。
 
如果把,空间的蒸发器和散热器反过来装。让散热器装在空间内。蒸发器装在空间外。效果就不一样了。**终的效果,是对空间内温度制热的效果。导致空间内温度升高。
 
 
利用这一原理,我们可以进行无限制冷。
 
比方说,将一个无限大的空间A,分隔成相互绝缘没有热传导的空间A和B。之后,进行热量的传导制冷。采用制冷剂,是A空间的气体。
 
之后。当某个空间比如说B空间制冷到足够冷后。继续将B空间分割成B,C两个相互隔绝,没有热传导的空间,采用制冷剂就是B空间的气体。对C空间,进一步制冷。
 
如此无限分隔空间。利用已经降温的空间气体作为制冷剂,就可以无限的降温下去。
 
甚**让某个空间温度达到极低的低温。
 
当然,如果反过来的,就是无限加温。可以让某个空间的温度达到极大的高温。
 
 
现代科学家们是怎么制造超低以及超高温度的呢?
 
制造超低温度,有两种技术手段,先建立保温绝热空间,然后用液态氮做冷却剂,这就和你们家的冰箱差不多,只不过冷却剂不是氟利昂,134A什么的而是液态氮,压缩机的功率也大得多,氮经过高压经过高压,在浓缩为液态时会释放掉巨大的热量,而减压气化的时候或吸收大量的热,可以制造零下一百多度,将近二百度的低温。如果还需要更低的温度,就要加上另一个制冷手段——激光制冷,物体的热能是有分子振动导致的。而激光制冷,就是用激光产生的波动反省抵消分子运动。
激光制冷,是用三束激光,X,Z,Y轴,用光子,限制物体原子的运动。本来这个方法是为了用来测量精准的原子光谱的。但是科学家发现,居然可以让物体制冷。
 
物体原子运动的速度通常在约每秒500米左右。长期以来,科学家一直在寻找使原子相对静止的方法。朱棣文采用三束相互垂直的激光,从各个方面对原子进行照射,使原子陷于光子海洋中,运动不断受到阻碍而减速。激光的这种作用被形象地称为“光学粘胶”。在试验中,被“粘”住的原子可以降到几乎接近**零度的低温。
 
现代科学家,就希望采用激光制冷技术对卫星进行制冷。甚**制造出更加稳定的原子钟,以方便增加精准度。
 
超高温,加热技术。
 
主要是利用感应电流涡流,坩埚加热,电弧的超高温加热。以及现在开始研究应用的微波加热。甚**还有利用几百束激光,同时攻击某一点位,进行的超高温的激光加热。温度可以比太阳还热。你看,激光不光能制冷,还能制热。
 
传统的熔炼技术主要是利用高热值的焦炭燃料,以及裂解石油气产生高温。
而输入熔炼炉内的高热燃料气体,其实是利用火焰自身的高温,进行加热。
 
**于蓄热球,蓄热砖技术。只是让这些砖球的温度,贴近于焦炭火焰自身的温度。通过增加热空气的接触面和加热时间,使得热空气尽量接近火焰温度。
热空气自身的温度,是无法提高甚**超过火焰温度的。
 
 
 
如果我们将制热技术,运用到高炉炼铁的生产中。对已经预热的,跟火焰温度很接近的热气进行压缩。利用制热原理,就可以产生超过火焰温度的超高温度。
 
甚**可以无限提高,之后利用这些超高温度,就可以制造出,温度超高的热燃气。这些气体进入熔炼炉内,就可以更加方便的促进熔炼反应的发生。以空间换效能,在不采用特殊燃料的前提下,提高熔炼温度。达到节能降耗,提高熔炼品质和熔炼能力的目的。

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