零下180℃试验箱的制冷系统

学习了，谢谢分享。

好强啊，学习。

[i=s]本帖最后由lzb4017700于2010-2-2821:09编辑[/i]

[b]回复[url=pid=71266&ptid=6723]38#[/url][i]joyinwind[/i][/b]

压缩机不存在问题，老兄你还木有听说过、见过滴东东太少了！！！！
呵呵呵！！！

[b]回复[url=pid=57543&ptid=6723]18#[/url][i]lzb4017700[/i][/b]

估计是你的温度计出了问题？要不，就是你的压缩机可以当真空泵啦
呵呵

好东西，能赚钱的。

学习中
行业无止境

有想法还是好的，理论加实践。

厉害！！！

好想法，我们需要钻研与探讨。楼主，给了我们很好的榜样作用，谢谢！

学习

难了，成本啊

　①在中学阶段，对于热力学温标和摄氏温标间的换算，是取近似值T(K)=t(℃)+273。实际上，如以水的冰
　　点为标准，绝对零度应比它低273.15℃所以精确的换算关系应该是T(K)=t(℃)+273.15。
　　②绝对零度是根据理想气体所遵循的规律，用外推的方法得到的。用这样的方法，当温度降低到-273.15℃时，气体的体积将减小到零。如果从分子运动论的观点出发，理想气体分子的平均平动动能由温度T确定，那么也可以把绝对零度说成是“理想气体分子停止运动时的温度”。以上两种说法都只是一种理想的推理。事实上一切实际气体在温度接近-273.15℃时，将表现出明显的量子特性，这时气体早已变成液态或固态。总之，气体分子的运动已不再遵循经典物理的热力学统计规律。通过大量实验以及经过量子力学修正后的理论导出，在接近绝对零度的地方，分子的动能趋于一个固定值，这个极值被叫做零点能量。这说明绝对零度时，分子的能量并不为零，而是具有一个很小的数值。原因是，全部粒子都处于能量可能有的最低的状态，也就是全部粒子都处于基态。
　　③由于水的三相点温度是0.01℃，因此绝对零度比水的三相点温度低273．16℃。
　　绝对零度表示那样一种温度，在此温度下，构成物质的所有分子和原子均停止运动。所谓运动，系指所有空间、机械、分子以及振动等运动．还包括某些形式的电子运动，然而它并不包括量子力学概念中的“零点运动”。除非瓦解运动粒子的集聚系统，否则就不能停止这种运动。从这一定义的性质来看，绝对零度是不可能在任何实验中达到的，但目前科学家已经在实验室中达到距离绝对零度仅五十亿分之一摄氏度的低温。所有这些在物质内部发生的分子和原子运动统称为“热运动”，这些运动是肉眼看不见的，但是我们会看到，它们决定了物质的大部分与温度有关的性质。正如一条直线仅由两点连成的一样，一种温标是由两个固定的且可重复的温度来定义的。最初，在一标准大气压(760毫米水银柱，或760托)时，摄氏温标是定冰之熔点为0℃和水之沸点为100℃，绝对温标是定绝对零度为0K和冰之熔点为273K，这样，就等于有三个固定点而导致温度的不一致，因为科学家希望这两种温标的度数大小相等，所以，每当进行关于这三点的相互关系的准确实验时，总是将其中一点的数值改变达百分之一度。现在，除了绝对零度外，仅有一固定点获得国际承认，那就是水的“三相点”。1948年确定为273.16K，即绝对零度以上273．16度。当蒸气压等于一大气压时，水的正常冰点略低，为273．15K(＝0℃＝32°F)，水的正常沸点为373.15K(＝100℃＝212°F)。这些以摄氏温标表示的固定点和其他一些次要的测温参考点(即所谓的国际实用温标)的实际值，以及在实验室中为准确地获得这些值的度量方法，均由国际权度委员会定期公布。
　　科学家在对绝对零度的研究中，发现了一些奇妙的现象。如氦本是气体（氦是自然界中最难液化的物质），在-268.9℃时变成液体，当温度持续降低时，原本装在瓶子里的液体，却轻而易举地从只有0.01毫米的缝隙中，很容易地溢到瓶外去了，继而出现了喷泉现象，液体的粘滞性也消失了。
[编辑本段]为什么不能达到绝对零度
　　1848年，英国科学家威廉·汤姆逊·开尔文勋爵（1824～1907）建立了一种新的温度标度，称为绝对温标，它的量度单位称为开尔文（K）。这种标度的分度距离同摄氏温标的分度距离相同。它的零度即可能的最低温度，相当于零下273摄氏度（精确数为-273.15℃），称为绝对零度。因此，要算出绝对温度只需在摄氏温度上再加273即可。那时，人们认为温度永远不会接近于0（K），但今天，科学家却已经非常接近这一极限了。
　　低温下超导体产生的磁浮现象物体的温度实际上就是原子在物体内部的运动。当我们感到一个物体比较热的时候，就意味着它的原子在快速运动：当我们感到一个物体比较冷的时候，则意味着其内部的原子运动速度较慢。我们的身体是通过热或冷来感觉这种运动的，而物理学家则是绝对温标或称开尔文温标来测量温度的。
　　按照这种温标测量温度，绝对温度零度（0K）相当于摄氏零下273.15度（-273.15℃）被称为“绝对零度”，是自然界中可能的最低温度。在绝对零度下，原子的运动完全停止了，那么就意味着我们能够精确地测量出粒子的速度(0)。然而1890年德国物理学家马克斯·普朗克引入的了普朗克常数表明这样一个事实：粒子的速度的不确定性、位置的不确定性与质量的乘积一定不能小于普朗克常数，这是我们生活着的宇宙所具有的一个基本物理定律。那么当粒子处于绝对零度之下，运动速度为零时，与这个定律相悖，因而我们可以在理论上得出结论，绝对零度是不可以达到的。
　　自然界最冷的地方不是冬季的南极，而是在布莫让星云。那里的温度为零下272摄氏度，是目前所知自然界中最寒冷的地方，成为“宇宙冰盒子”。事实上，布莫让星云的温度仅比绝对零度高1度多(零下273.15摄氏度)。
　　这个“热度”（因为实际上我们谈到的温度总是在绝对零度之上）是作为宇宙起源的大爆炸留存至今的热度，事实上，这是证明大爆炸理论最显著有效的证据之一。
　　在实验室中人们可以做得更好，能进一步地接近于绝对零度，从上个世纪开始，人们就已经制成了能达到3K的制冷系统，并且在10多年前，在实验室里达到的最低温度已是绝对零度之上1／4度了，后来在1995年，科罗拉多大学和美国国家标准研究所的两位物理学家爱里克·科内尔和卡尔威曼成功地使一些铷原子达到了令人难以置信的温度，即达到了绝对零度之上的十亿分之二十度（2×10^-8K）。他们利用激光束和“磁陷阱”系统使原子的运动变慢，我们由此可以看到，热度实际上就是物质的原子运动。非常低的温度是可以达不到的，而且还要以寻求“阻止”每一单个原子运动，就像打台球一样，要使一个球停住就要用另一个球去打它。弄明白这个道理，只要想一想下面这个事实就够了。在常温下，气体的原子以每小时1600公里的速度运动着，而在3K的温度下则是以每小时1米的速度运动着，而在20nK（2×10^-8K）的情况下，原子运动的速度就慢得难以测量了。在20nK下还可以发现物质呈现的新状态，这在70年前就被爱因斯坦和印度物理学家玻色（1894～1974）预见了。
　　事实上，在这样的非常温度下，物质呈现的既不是液体状态，也不是固体状态，更不是气体状态，而是聚集成唯一的“超原子”，它表现为一个单一的实体。
[编辑本段]时间会停止
　　当在绝对零度时，时间会停止。这个问题到底是对的还是错的？至今还是有争议。
　　正方认为（时间会停止）：绝对零度在宇宙中是存在的，在宇宙的某些地方，当巨大的能量被黑洞吸走时产生绝对零度，由于时间也是一种能量形式，所以在那一刻，时间也是停止的。宇宙中有存在绝对零度的地方，甚至有低于零度的地方，那些低于零度的情况由反物质构成。也就是说我们的分子运动需要提供能量，而反物质运动则吸收能量，所以绝对零度可以达到，只不过我们没有发现，也没法发现。正如数字有正负，电流有正负，性别有男女一样，你凭什么说就没有低于绝对零度的负温度？科学家们都没有否认在绝对零度时刻，就是时间的起源之前时空的可知性，你又凭什么断定在0度之下的温度不存在？就像速度达到光速时时间会停止，在快就倒着走。那如果速度达到了0km/s。那么时间的状态又会改变。
　　反方认为（时间不会停止）：从哲学角度说，物质的静止和运动都是相对的，时间如果记录着物质的发展和变化的话，它记录物质的运动状态，那么可不可以记录物质的静止状态？绝对零度下，不是一切都停止了，停止的只是物质的分子运动，所以，综上所述，绝对零度下的时间肯定还是运动的。除非这个世界里，时间不再存在。可是如果宇宙的全部物质都是绝对零度那么时间也应该停止了吧！
　　事实上，在绝对零度时，物体是不存在运动不存在能量的，此时物体保持了一个相对于非绝对零度物体的绝对静止状态。时间是一种能量（如前文所说），但更多时候时候它是一种形式，是存在于我们感知范围内的单位，因而在绝对零度时，相对时间是取决于你的认证方式的。另外，当到达绝对零度时，空间会发生扭曲。
[编辑本段]绝对零度是不可能产生火焰的
　　绝对零度是不可能产生火焰的至少人眼看不到，因为火焰自身的温度的关系物质燃烧必定要达到某种温度否则不会产生火焰现象，绝对零度是一个推出的数字，是人类不可能达到的一个最低温，乃至宇宙也没有这样的低温。
　　绝对零度时物体粒子的平均动能为零，就是说都不动了，所以温度不能再低了。瞬间到达绝对零度是一个非常复杂的概念涉及到相对论的概念，火焰是物质剧烈燃烧产生的。既然没有动能当然粒子也不会那么剧烈的运动或者说粒子处于绝对静止状态，也就是说不会产生燃烧现象。
　　一个未解之谜
　　寒冷地带之首：宇宙中最冷的地方——美国桑地亚国家实验室（目前人类所知的）
　　说道宇宙中最寒冷的地方，我们还得再回到地球上。一年前，美国新墨西哥州实验室（SandiaNationalLab）和哥伦比亚大学的物理学家们在《科学》（Science）杂志上发表论文，叙述他们在实验室中是如何使分子停止运动并将其准确相互碰撞的。
　　根据物理学原理我们知道，如果想要分子停止运动，需要非常低的温度。物理学家们在实验中设法使温度达到了零下272.59摄氏度，这是目前所知宇宙中的最低温度(宇宙也尚未到达)。
　　不知真假
[编辑本段]绝对零度下的振动——真空零点能
　　在绝对零度下，任何能量都应消失。可就是在绝对零度下，依然有一种能量存在，这就是真空零点能。
　　真空零点能，因在绝对零度下发现粒子的振动而得名。这是量子真空中所蕴藏着的巨大本底能量。海森堡测不准原理指出：不可能同时以较高的精确度得知一个粒子的位置和动量。因此，当温度降到绝对零度时粒子必定仍然在振动；否则，如果粒子完全停下来，那它的动量和位置就可以同时精确的测知，而这是违反测不准原理的。这种粒子在绝对零度时的振动（零点振动）所具有的能量就是零点能。
　　量子真空是没有任何实物粒子的物质状态，其场的总能量处于最低，这是一切物质运动及能量场的最初始状态，它的温度自然处于绝对零度。这样的状态具有无限变化的潜在能力。零点能就是由量子真空中的虚粒子和和反粒子不断出现和湮灭产生的。据推测，量子真空中，每立方厘米包含的能量密度有10^13焦耳，足以在瞬间烧干地球上所有海洋的水分！
　　从理论上看，真空能量以粒子的形态出现，并不断以微小的规模形成和消失。真空中充满着几乎各种波长的粒子，但卡西米尔认为，如果使两个不带电的金属薄盘紧紧靠在一起，较长的波长就会被排除出去。接着，金属盘外的其他波就会产生一种往往使它们相互聚拢的力，金属盘越靠近，两者之间的吸引力就越强。1996年，物理学家首次对这种所谓的卡西米尔效应进行了测定。这是证明真空零点能存在的确凿证据。
　　其实，绝对零度和绝对至高温度在理论上均可达到。人类正不遗余力地做着相关实验，探索着隐藏在科学深处的奥秘。
　　最近一次达到的最低温度(2003年09月12日16:37)
　　由德国、美国、奥地利等国科学家组成的一个国际科研小组，日前改写了人类创造的最低温度纪录：他们在实验室内达到了仅仅比绝对零度高0.5纳开尔文的温度，而此前的纪录是比绝对零度高3纳开。这是人类历史上首次达到绝对零度以上1纳开以内的极端低温。
　　开尔文是热力学温度单位，简称“开”，1开相当于1摄氏度，1纳开等于十亿分之一开尔文。0开即绝对零度是温度的极限，相当于零下273.15摄氏度，在这种温度下，分子将停止运动。
　　这个科研小组在新一期美国《科学》杂志上发表论文介绍说，他们是在利用磁阱技术实现铯原子的玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)的实验过程中创造这一纪录的。参与研究的科学家大卫·普里查德介绍说，将气体冷却到极端接近绝对零度的条件对于精确测量具有重要意义，他们的此次实验成果有助于制造更为精确的原子钟和更为精确地测定重力等。
　　玻色-爱因斯坦凝聚态是物质的一种奇特的状态，处于这种状态的大量原子的行为像单个粒子一样。这里的“凝聚”与日常生活中的凝聚不同，它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态。要实现物质的该状态一方面需要达到极低的温度，另一方面还要求原子体系处于气态。华裔物理学家朱棣文曾因发明了激光冷却和磁阱技术制冷法而与另两位科学家分享了1997年的诺贝尔物理学奖。
　　科学家说，他们希望利用新达到的最低温度发现一些物质的新现象，诸如在此低温下原子在同一物体表面的状态、在限定运动通道区域时的运动状态等。因发现了“碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚”这一新的物质状态而获得了2001年诺贝尔物理学奖的德国科学家沃尔夫冈·克特勒评价说，首次达到绝对零度以上1纳开以内的温度是人类历史上的一个里程碑。由德国、美国、奥地利等国科学家组成的一个国际科研小组，日前改写了人类创造的最低温度纪录：他们在实验室内达到了仅仅比绝对零度高0.5纳开尔文的温度，而此前的纪录是比绝对零度高3纳开。这是人类历史上首次达到绝对零度以上1纳开以内的极端低温。
　　开尔文是热力学温度单位，简称“开”，1开相当于1摄氏度，1纳开等于十亿分之一开尔文。0开即绝对零度是温度的极限，相当于零下273.15摄氏度，在这种温度下，分子将停止运动。
　　这个科研小组在新一期美国《科学》杂志上发表论文介绍说，他们是在利用磁阱技术实现铯原子的玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)的实验过程中创造这一纪录的。参与研究的科学家大卫·普里查德介绍说，将气体冷却到极端接近绝对零度的条件对于精确测量具有重要意义，他们的此次实验成果有助于制造更为精确的原子钟和更为精确地测定重力等。
　　玻色-爱因斯坦凝聚态是物质的一种奇特的状态，处于这种状态的大量原子的行为像单个粒子一样。这里的“凝聚”与日常生活中的凝聚不同，它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态。要实现物质的该状态一方面需要达到极低的温度，另一方面还要求原子体系处于气态。华裔物理学家朱棣文曾因发明了激光冷却和磁阱技术制冷法而与另两位科学家分享了1997年的诺贝尔物理学奖。
　　科学家说，他们希望利用新达到的最低温度发现一些物质的新现象，诸如在此低温下原子在同一物体表面的状态、在限定运动通道区域时的运动状态等。因发现了“碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚”这一新的物质状态而获得了2001年诺贝尔物理学奖的德国科学家沃尔夫冈·克特勒评价说，首次达到绝对零度以上1纳开以内的温度是人类历史上的一个里程碑。

据英国广播公司报道，在法国和瑞士边界下面的隧道修建的大型强子对撞机(LHC)正在制造一个宇宙中最冷的地方，它将把温度降低到1.9绝对温标(零下271摄氏度，或零下456华氏度)，目前已经进入实现这一目标的最后阶段。

　　这个目前世界上最大的对撞机拥有数千个磁体，它能利用液态氮维持这种寒冷的低温环境。这些磁体排列成环形，并沿着巨大的隧道延伸27公里。一旦大型强子对撞机开始运行，两条粒子流(通常由高能量加速的质子组成)将向下发射到那些穿过磁体的管子里。然后这些射线将以光速围绕主环向相反方向运行。

　　在隧道上的限定点，这些光束将相互交叉，通过激变的能量彼此相互撞击。科学家希望在这些碰撞产生的碎片中发现新粒子，以便进一步了解宇宙的自然状态和它是如何产生的。大型强子对撞机是有史以来制造的最强大的物理实验仪器，它将重新产生宇宙大爆炸后的自然环境。到目前为止，大型强子对撞机的8个部分中已经有6个的温度达到4.5到1.9绝对温标之间的温度，不过在最后几个月的某个阶段，这个对撞机的所有部分的温度都将降低到1.9绝对温标以下。与之相比，遥远外空的温度大约是2.7绝对温标(零下270摄氏度或零下454华氏度)。

　　洛博托·萨伯恩领导了大型强子对撞机的电子元件试运行工作，他表示，为了在没有太大能量的情况下获得高磁场，这些磁体必须具有“超导性”。一些材料在温度非常低的环境下表现出的这种特性，能确保在零电阻和功率损耗非常低的情况下输送电流。氦在2.2绝对温标表现出惊人特性，因此成为“超流体”。这种特性让它能迅速传导热量，成为极其有效的制冷剂。萨伯恩解释说，至今还没有规模如此庞大的物理设备能在如此低的温度下运行。

　　他说：“对于这个机器的试运转，我们拥有非常系统的方法。我们的座右铭是：科学没有捷径。将对撞机上如今冷却的部件温度改变，就像把它从月球上带回地球。这些部件需要大约3到4周时间进行加热。然后用1或2周进行转变。然后又需要3到6周时间再次降温。因此可想而知，我们犯下一个错误，就会白白浪费3个月时间。”目前大型强子对撞机的两个部件没有达到要求的低温，因此实验无法继续进行。在碰撞期间，这些部件内控制低温系统的电子将被转移到一个能屏蔽粒子的区域，以防止它们从这台机器中射出。

　　大型强子对撞机的磁体还必须经历电试验。该机器的每个部分大约包含200个电路。每个电路可能由154个磁体或1个磁体构成。研究人员将对它们进行测试，以确定它们处理非常高的电流(高达1.2万安培)的能力。萨伯恩说：“我们给每个电路供能，确保它能在计划的电流范围内正常运行。但是首先我们必须检查它周围的保护系统(用来发现可能会出现的熄灭现象)是否能按照预计结果运行。”一些部分的磁体开始加热时会发生熄灭现象，以便阻止电流通过。工程师已经制成了一个恢复系统，它能在熄灭现象影响磁场改变环状物周围的粒子方向，并切断循环光束前发现这些现象。

　　这台机器的制冷器将再用2周时间才能完成，目前没发现严重问题。对这台机器进行电流测试另外需要两周时间。在大型强子对撞机第一次“接通”前，质子光束将通过一个被称作喷射器的粒子加速器达到高能状态。一旦这台机器的温度降低，操作员将把光束发射到主环内，迫使它们通过每一个独立部分，直到断开电路。研究人员利用一个定时系统(或称同步系统)，确保每个部分都能像一个独立机器一样运行。大型强子对撞机接通后，它能在5万亿电子伏特的高能下运行。冬季它将被关闭，以便这些磁体能被“训练的”可以在7万亿电子伏特的高能下处理光束。

:loveliness:

[i=s]本帖最后由lzb4017700于2009-12-416:45编辑[/i]

老兄啊！此帖偶不大好加你金币啊！！乱花钱会被老大打屁股滴！有好帖出来藕合小石兄是不会吝啬的！

我见到的最低温度是要求-253的，模拟液氢的温度。

晕，也太复杂了吧？就算搞到-180可靠性肯定是个问题，而且天价啊，要是用我们的混合工质制冷系统的箱子，也就一台压缩机就搞定了。

成本太高了点吧

-180度主要测试什么？？？我们公司用不到、、不过还是长了一下见识，原理的都一样的

抓丁出手，都是精品！
能否给兄弟多加几个金币，尽快完成升级啊？哈哈

[quote]这么低的温度用来验证什么呀.
xyxiang1982715发表于2009-11-2714:28[url=pid=65178&ptid=6723][/url][/quote]
刘德华都不知道用来验证什么？
不会吧？？
呵呵呵呵额！！！
深冷用来验证材料的可靠性，
大概应该是这样吧！

这么低的温度用来验证什么呀.

学习中

[quote]原帖由[i]frankyuan[/i]于2009-8-1922:23发表[url=pid=57322&ptid=6723][/url]
这方法可能做到-182.5吗[/quote]
那天一个不小心偶用2511在100L的箱子上做了一个-83.1℃（R23制冷剂）

这方法可能做到-182.5吗

[quote]原帖由[i]ccym0413[/i]于2009-8-1511:26发表[url=pid=56733&ptid=6723][/url]
给人的第一感觉还不错，可仔细想一想,有点儿不大可能降到-180度吧，-182.5度的蒸发温度,怎么可能降到-180度呢？[/quote]
一台压机多种冷某的自覆叠只能到-140左右：单台压缩机单种冷媒是木有问题的！

给人的第一感觉还不错，可仔细想一想,有点儿不大可能降到-180度吧，-182.5度的蒸发温度,怎么可能降到-180度呢？

想法不错

是呀，这样的条件是用在哪里呀？

这个设备应用到什么场合，深水机器人？

[quote]原帖由[i]lzb4017700[/i]于2009-7-3016:30发表[url=pid=55151&ptid=6723][/url]

木有明白[/quote]
[url]http://www.halthass.com.cn/models.html[/url]，这是个美国公司，生产hass和halt试验箱的厂家。产品很有代表性，东西也不错~~

[quote]原帖由[i]巨孚仪器吴先生[/i]于2009-7-3008:51发表[url=pid=55105&ptid=6723][/url]
chart[/quote]
木有明白

chart

[[i]本帖最后由巨孚仪器吴先生于2009-7-3008:53编辑[/i]]

[quote]原帖由[i]巨孚仪器吴先生[/i]于2009-7-2909:27发表[url=pid=55015&ptid=6723][/url]
依楼主所言，M4机头/：3P压缩机的在箱体温度为-180℃时候的制冷量为300W。但对应之多少静态负载下的降温速率，该系统的大致成本等，尚未描述，所以，同液态氮辅助制冷系统，还不能横向对比。楼主，可否再详细些的…[/quote]
不能横向对比的就是这个东东：

依楼主所言，M4机头/：3P压缩机的在箱体温度为-180℃时候的制冷量为300W。但对应之多少静态负载下的降温速率，该系统的大致成本等，尚未描述，所以，同液态氮辅助制冷系统，还不能横向对比。楼主，可否再详细些的？

好想法，我们需要钻研与探讨。楼主，给了我们很好的榜样作用，谢谢！

Lz的想法是好的，但是您考虑到成本了吗？这个复合制冷系统的调节起来是不是很不稳定呢？个人认为要想到-180度的话还是用LN2的好些吧。这样降温速率也好调节点吧。

楼主的理论还不错,可是能实现不?
谁需要还是来找我吧,呵呵。没那么复杂的

niluanjibahuayixie!!!!

这么好的试验箱不是给电子元器件做环境试验用的吧？