1、1. 空气净化的目的是要除去空气中哪几种主要杂质？为什么要除去这些杂质？ 空气净化主要除去尘埃，水分，二氧化碳和乙炔等碳氢化合物。 除去尘埃： 空气透平压缩机在长时间高速运行中，粉尘会造成机器内部的叶轮，叶片等部件的磨损，腐蚀和结垢，缩短机器使用寿命。 除去水分和二氧化碳： 防止在低温设备流路中冻结而影响传热传质过程的正常进行。 除去乙炔等碳氢化合物 ：避免在液氧中积聚冻结而威胁空分设备的安全运行。 2. 全低压流程中主换热器前通常采用什么净化装置？ 多采用分子筛吸附净化装置。利用分子筛纯化介质除去空气中的水分，二氧化碳，乙炔，丙烯，丙烷，重烃和氧化亚氮等对空分设备运行有害的物质。 3. 去除
2、 H2O,CO2,C2H2 的方法分别都有那些 ? 空气中的水分、乙炔和二氧化碳均可用叫做吸附剂的多孔物质吸附净除。空分设备中为净化空气常用的吸附剂有硅胶、活性氧化铝和分子筛。分子筛对极性或不饱和分子有极强的亲和力，对水、乙炔和二氧化碳亲和力的顺序为：水 乙炔 二氧化碳。 4. 氦螺杆压缩机在压缩氦气过程中喷油的目的是什么？ 在喷油螺杆压缩机中，润滑油的作用包括润滑、密封、冷却和降噪音等，而且还要作为液压用油控制调节滑阀等元件运动 。 5 氦制冷系统中采用喷油螺杆压缩机后除油的原理和步骤是什么？ 原理：先除去氦气中的油滴，再除去油蒸汽。 步骤：首先在油分离器中将大块状的油分离，再将颗粒较大的雾
3、状油进一步分离，此过程在化纤网过滤器中进行。 出油分的高压氦气经过水冷却器温度降低到接近于常温。然后将经过超细玻璃纤维材料二级油过滤器分离掉直径相对较小后的氦气，经过活性炭吸附器除掉剩余的油。 6 筛板塔的塔板是由哪些部件构成？ 筛孔板：形成液层，保证热质交换。 溢流斗：引导回流液、液封。 无孔板：承受上快塔板溢流斗的液体。 溢流堰：使塔板上形成液面高度。 7. 筛板上的流体动力工况可分为哪几种？各有什么特点？（ PPT32-36） A.不均匀鼓泡 :空塔速度 Wv 过小，鼓泡范围不稳定，上升蒸汽呈链状气泡通过；在无泡区液体失去顶托而从小孔向下泄 漏。接触面积减小、气液两相接触时间亦缩短；液体
4、泄漏造成液体纵向掺混，破坏了正常浓度梯度。 B.正常鼓泡 （全面、均匀的鼓泡） 鼓泡层；（ Wv 大时可消失）泡沫层；（主要传质区域）雾沫层；（泡沫破裂区域） C.雾沫夹带 正常鼓泡后由于气流速度进一步提高，蒸汽夹带液滴上升到上一块塔板，造成液体的返混，破坏了传质的正常浓度梯度。蒸汽速度过大；塔板间距太小；塔板倾斜 . D.液泛 溢流斗工况破坏，液体不能下流。（液位达到最大高度，与塔板阻力和流动阻力相平衡。）空塔速度和溢流强度过大 溢流斗通道堵塞 塔板阻力剧增 8.空分装置中的填料塔由哪些部件构成？ (课本 341-344) 填料塔的整体结构由塔体、填料、喷淋装置、支撑栅板、再分配器和气液进出
5、口管等组成。 填料： 使气液两相高度分散，扩大接触面积。 喷淋装置： 使液体均匀分散喷洒在填料层中 支撑栅板： 支撑填料层，并使蒸汽均匀通过填料层 分配器： 使液体能够均匀地湿润所有填料，避免壁流产生以致造成中间填料得不到润湿。为了创造气、液接触的良好条件，当某一段填料超过一定高度时还需设置再分配器，使液体重新收集进行再分配，以保证均匀喷洒。 9.简述空分装置中常用的几种换热器类型，作用与结构特点。（ page336338） （ 1）切换式换热器（只用于低压空分装置，多用板翅式换热器） 类型：可逆式换热器（板翅式）和蓄冷器 (石头填料 或 铝带填料 ) 作用：使空气与氧气、氮气和污氮进行换热，
6、将空气冷却到接近于液化温度，而后进入精馏塔下塔，氧气 、氮气和污氮则被加热到常温离开装置。 净除空气中的水分和二氧化碳杂质，把空分装置中的换热和杂质净除有机结合。 切换的目的是间断的通过污氮和空气通道的交换，把空气降温过程中冻结出的杂质让污氮带出系统。 特点： 多股流，气 -气换热 （ 2）冷凝蒸发器 类型：板翅式，管式（长管、短管、盘管） 作用：联系上下塔，通过相变，达成液氮和液氧间的换热 结构特点： 低而厚的打孔或平直翅片；星形单层或多层排列 (3)过冷器 类型：液空 过冷器 、液氮 过冷器 、液氧 过冷器 作用 :回收上塔出来的氮气冷量，使从下塔来的液空、纯液氮或污液氮和从上塔抽出的产品
7、液氧过冷。 低压工艺流程中氮气经过过冷器后温度升高，缩小了切换式换热器的冷端温差，有利于自清除，改善不冻结性。氮气放出的部分冷量回到上塔，减少切换式换热器的热负荷 结构特点：板翅式和管式两种，均采用逆流式 （ 4）液化器 类型 :污氮液化器 纯氮液化器 氧气液化器 作用： 1）启动阶段积蓄液体 2）在正常运行状态：使进下塔的空气达到一定的状态，从而保证精馏塔的热量平衡；具有冷量分配和调节作用 结构特点：板翅式、管式 （ 5）膨胀换热器 类型：膨胀前换热器、膨胀后换热器 作用：膨胀前换热器 -控制膨胀机前的空气温度，减小膨胀机后的空气过热度，即减小膨胀空气入塔的过热度，减少馏分的气化量 （ 6）
8、氮水预冷器 一种经过压缩机的末级冷却器，另一种不经过末级冷却器。后者热负荷大，平均温差大 ；前者的热负荷小，平均温差小。 （ 7）高压换热器 作用：高压液氧和来自循环压缩机的原料空气进行换热，释放出冷量恢复到室温状态，原料空气得到冷量后液化。 结构：板翅式、绕管式 10.板翅式换热器的组成部件都有哪些？请说明什么是钎焊工艺。（百度） 组成：隔板、翅片、封条、导流片。在相邻两隔板间放置翅片、导流片以及封条组成一夹层，称为通道，将这样的夹层根据流体的不同方式叠置起来，钎焊成一整体成为板束，板束是板翅式换热器的核心，配以必要的封头、接管、支撑等就组成了板翅式换热器。 钎焊工艺：用比母材熔点低的金属材
9、料作为钎料，用液态钎料润湿母材和填充工件接口间隙，并使其与母材相互扩散。钎焊时母材不熔化。 11.板翅式换热器四种典型的翅片型式是什么？（ P349） 答：锯齿形，平直型，多孔型和波纹型。 12.请在 T-S 图上说明气体在透平膨胀机通流部分中流动过程，以及等熵效率的定义。（ P443） 答： 理想情况下，气体在膨胀剂中的膨胀过程是等熵过程，即图中 3-4s线。实际上，由于气体在膨胀机中流动时寻在多种能量损失，外界的热量也不可避免地要传入，因此膨胀机的实际膨胀过程是有熵增的过程，即图中 3-4 线所示。 膨胀机的等熵效率是指实际膨胀过程的比焓降与等熵膨胀过程比焓降的比值。反映了实际膨胀过程与等
10、熵膨胀过程的接近程度。 以克劳特循环为例 ， s = h3 h4h3 h4s13.在 LHC、 ITER 等科学工程中，应用低温技术的目的是什么？ 利用低温产生超导现象，在超导导线中通以强电流，产生强磁场，从而加速粒子或将其束缚在一定的空间范围之内。 14.请画出采用无氢制氩流程获得纯氩馏分的流程简图。（ P345） 15. 为什么说单塔精馏只能出单高产品？为什么有时必须采用辅塔？（在上塔上部） 由于塔底的釜液与进塔的空气处于接近平衡的状态，故单塔精馏仅能得到单高产品。 辅塔的作用：把经过主塔分离得到的产品再进一步提纯（进行再次精馏），以得到更高纯度的产品。 16. 制氩时，氩馏分抽空一般在上
11、塔的什么位置？其选取原则是什么？ 17.典型空分系统装置包括哪些主要的系统？各部分的作用是什么？（ p318-319） 答：典型的空分系统及作用： （ 1） 动力系统 主要是原料空气压缩机。整个空分装置的能量主要是由原料空气压缩机输入的。 （ 2） 预冷系统 压缩后的原料空气温度较高，预冷系统利用返流污氮的冷量，通过换热降低空气的温度，同时洗涤其中的酸性杂质等。 （ 3） 净化系统 利用分子筛除去空气中的水分，二氧化碳，乙炔等。 （ 4） 制冷系统 主要指膨胀机。通过膨胀机的制冷，实现循环的制冷要求。 （ 5） 换热系统 空分设备的热平衡是通过制冷系统和换热系统来完成的，冷量与热量的传递也是通
12、过各种换热设备来完成。 （ 6） 精馏系统 是空分设备气体分离的核心单元，实现低温分离。 （ 7） 产品输送系统 将生产出的氧气与氮气输送给后续系统。 （ 8） 液体储存系统 贮存空分设备生产出的液氧及液氮，以备需要时使用。 （ 9） 仪控系统 计算机集散控制系统，实现自动控制。 18.无氢制氩流程的优点是什么？为什么采用填料塔能实现无氢制氩？（ P346-P347） 答： 优点： （ 1） 能耗低。 （ 2） 产品（氧、氮和氩）提取率高。 （ 3） 操作弹性大。 （ 4） 由于填料塔的液体滞留量很小，因此有利于变负荷工况生产。 （ 5） 制氩流程大为简化，提高了设备运转的可靠性。 （ 6）
13、由于不需要制氢车间，打打提高了设备运转的安全性。 （ 7） 由于取消了氩纯化设备和制氢设备、氩纯化车间和制氢车间，所以相应的工程建设和安装费大为降低。 （ 8） 消除了环境污染。 利用规整填料可以使每块理论塔板的阻力降低到 49.0398.06 Pa (510 mmH2O)，这么小的压力降允许粗氩塔设置足够多的理论塔板数直接通过低温精馏生产出氧含量极低的粗氩，这是全精馏无氢制氩工艺得以实现的根本原因。 19. 空分装置中如何提取氖、氦？为什么氖和氦的分离较氧和氮的分离容易？（来自中国空分网） 从空分装置中提取氖、氦的工序大致分为三步： 1.制取粗氖、粗氦； 2.制取纯氖、纯氦混合物； 3.氖、
14、氦分离，从而获得所需氖、氦。 粗氖、粗氦制备的目的是除掉原料中的氮，使之浓缩。由于氮与氖、氦的沸点相差很大，约 50K，故可采用分凝法分离。在分凝器或辅塔中，用低压液氮作为冷源，使具有下塔压力的氖、氦原料气中的氮冷凝，得到含氦、氖约为 1%3%、其余氮的粗氖、氦混合气，而后进入纯氖、氦的制备工序。有些工序粗氦、粗氖需除氢、除氮。除氢用加氧催化法生成水，在干燥吸附时清除。其余的氮再经冷凝法或采用活性炭低温吸附清除。纯氖纯氦的分离可用冷凝法或凝固冻结法分离之。 由于氖、氦沸点相差约 23K，远比氮氧的差值 13K 大得多，相比而言，前二者相混较小，较之后二者容易得多。 20. 试画出一典型空分精馏
15、塔简图，标出原料空气进口，产品氧气、氮气、液氧、液氮的出口位置。 21、空气分离装置中那些地方容易发生爆炸？应采取什么预防措施？ 答：空分装置中，易导致危险物质浓缩或积聚的地方容易发生爆炸，例如：上塔、下塔、 冷凝蒸发器、液空节流阀、液氧泵、液氧排放阀、换热器冷端。预防措施： 1 设备、管道、阀门、填料等结构材质应符合工艺要求，防止低温脆裂； 2 设备尽可能置于室外，有足够的安全和防爆措施，且应防止泄露和避免产生电火花； 3 设备和管道系统均应采用铜丝接地，以及时导出可能积累的静电； 4 一切电气设备、开关等均应采用防爆措施，以免引起电火花和静电感应； 5 室外操作区应具有良好的通风条件； 6
16、 设备启动前需试压和检漏； 7 设备及其管路系统应设置足够的安全放空口和安全防爆装置； 8 工作人员穿戴的工作服、鞋、 手套均采用棉织品，以避免摩擦产生静电。【参考 PPT 第 38 张，和课本 433 页】 22、低温绝热的方法有那些？各有何特点？低温容器的种类有那些？ 答：低温绝热，目的在于将通过对流，传导和辐射等各种传热方式传递给低温装置的热量减少到尽可能低的程度，以维持低温系统的正常工作。 非真空绝热（普通绝热或堆积绝热） 低温绝热 高真空绝热 真空绝热 真空粉末绝热 真空多层绝热 【参考 PPT 第 21、 22、 23 张】 23 请举例说明采用何种措施使一个真空容器达到 Pa 真
17、空度？ (P471) 采用低温冷凝真空泵，其工作原理就是当气体分子入射到温度足够低的固体表面时，会被冷凝吸附于该低温表面，以致蒸汽压力降得很低，从而获得高真空（ 106 1010Pa）。这种低温冷凝真空泵采用低温制冷机作为冷却源。 24.相对于节流膨胀制冷，膨胀机等熵膨胀的优点有哪些； (制冷与低温技术原理 P39) 等熵效应大于微分节流效应，因此，无论从温降还是从制冷量看，等熵膨胀比节流膨胀要有效的多，等熵膨胀可以回收膨胀功，因而可以进一步提高循环的经济性，起到了节能的作用。 25. 简述空分装置采用膨胀机膨胀时膨胀前温度和气量选取的原则。 高温高焓降，膨胀机的进气温度越高，实际制冷量与设计
18、制冷量的比值就越大。（高温高焓降所产生的影响大于减少膨胀量所产生的降低制冷量的影响），所以运行操作时可以利用透平膨胀机的高温高焓降作用来增加制冷量。 26. 空分装置中，低压流程，中压流程和高压流程各有什么特点？各用在什么场合？ 一 低压流程应用于中型或是大型的低压空分装置的制冷系统。 低压流程制冷特点： （ 1） 采用效率高、结构紧凑的离心式空气压缩机 （ 2） 采用效率高、产冷量大的透平压缩机 （ 3） 采用了换热效率高的蓄冷器及板翅式换热器，是的冷量回收比较完全 （ 4） 用蓄冷器（或可逆式换热器）使加工空气降温和净化 （ 5） 膨胀机进气温度由部分旁通空气量的大小进行调节 （ 6） 使
19、用液化器，以利启动阶段产生和积蓄液体，并有调节蓄冷器冷端温差的作用 二 中压流程制冷系统一般采用中压膨胀循环，主要应用于中小型空分装置。产冷与降温主要靠膨胀机，但压缩空气的等温节流效应在整个系统的制冷量中所占比例比低压流程大。水分、二氧化碳等杂质的净出通常采用分子筛吸附法。 三 高压流程制冷系统一般用节流循环或高压膨胀循环，主要应用于中小型生产气态或液态产品的 装置。产冷和降温的主要方法使压缩空气 的等温节流效应或膨胀机绝热膨胀。除杂方法主要为分子筛吸附法。 27. 空气分离装置中主要应用什么制冷手段？为什么需要制冷？ 主要通过膨胀机膨胀制冷。由于空分装置是用人工制冷的方法使空气液化，然后根据
20、各组沸点的不同，在精馏塔内进行精馏分离，以获得氧、氮同时制取一种或几种稀有气体，因而需要制冷。 28. 空分设备的冷量来源都有哪些？ （ 1）膨胀剂制冷量（ 2）全部压缩空气经节流阀而获得的节流制冷量 29. 低压流程制冷系统冷量调节的方法有哪些？（ P326） 低压流程中，膨胀机起冷量生产主导作用，故冷量调节的灵活性取决于膨胀机本身的调节方式和流程设计中对冷量调节的考虑。 (一 ) 透平膨胀机调节方式 1) 调节喷嘴组 膨胀机喷嘴分成几组分别用阀门启停部分喷嘴的供气。 2) 转动叶片调节 改变叶片角度，使有效通道截面变化，进气量变化，从而改变产冷量。 3) 采用多机组 不同工况，使用不同容量
21、的膨胀机（配置多台膨胀机），通过改变喷嘴叶片高度进行调节。 4) 节流调节 膨胀机前安装节流阀，改变阀开度，调节冷量。此法简单但损失大，不经济。 5) 改变转速 对于用风机制冷的透平膨胀机，在风机出口管上装一阀，阀开大，风量增加，制动消耗功率增加，转速降低，冷量下降。 (二 ) 改变环流量 透平膨胀机进口气体由两部分组成由蓄冷器或可逆式换热器来的环流由下塔或液化器直接来的旁通空气，二者温度不同，改变二者比例便可改变膨胀机进气温度。环流量增加，进气温度提高。 (三 ) 设置膨胀机的前换热器 在透平膨胀机前设置一个换热器，使进入膨胀机的空气通过换热器被污氮冷却，通过污氮量的调节可调节膨胀机的进气温
22、度。 30. 拉赫曼原理是什么？叙述拉赫曼原理的两种方法并分析其各自的优缺点。（ P328-329） 拉赫曼原理 ：理论计算与实际操作表明，在一般双级精馏塔中，上塔的实际气液比比精馏所需要的气液比大。在低温空分装置流程中上塔精馏潜力的利用成为拉赫曼原理。 两种拉赫曼原理 (一 ) 空气膨胀：从下塔底部抽出部分空气，经蓄冷器或可逆式换热器环流复热后进入透平膨胀机中膨胀，产生冷量，然后直接送入上塔精馏段参加精馏过程。 (二 ) 氮气膨胀：从下塔或冷凝器的顶部抽出氮气，经蓄冷器或可逆式换热器环流复热后进入透平膨胀机中膨胀。膨胀后的氮气或者作为产品氮 气复热后引出，或者与污氮汇合后经蓄冷器或可逆式换热
23、器放空。 空气膨胀 氮气膨胀 利用上塔精馏潜力后，上塔气液相的温差变化不同。一般精馏塔气液之间的温差比较大，氮气膨胀次之，空气膨胀最小。温差下降，热力学不可逆损失减小，空气膨胀利用上塔的精馏能力更充分。 对容量小，相对冷损大的空分装置有利 对容量大，相对冷损小的空分装置有利 在保证相同精馏效果的情况下，允许膨胀空气进入上塔的量比抽氮量大。 对于提取高纯度产品的装置，如果纯氮量小于或等于膨胀量，则可直接由下塔顶部抽氮膨胀后做产品引出，使上塔塔颈缩小，且不用辅塔。 氮气膨胀比空气膨胀的膨胀比大，所以氮气膨胀有更大的焓降和制冷量。 氮气无杂质，运行较安全可靠 氮气膨胀增加膨胀量比空气膨胀增加膨胀量对
24、氧的提取率影响大。 31.解释名词：分子筛流程、填料塔、液氮保护屏、气体传导屏、内压缩流程、杜瓦容器、 NG 的 MRC 液化流程 答： 内压缩流程 内压缩流程是相对于外压缩流程而言的。外压缩流程就是空分设备生产低压氧气，然后经氧压机加压至所需压力供给用户。内压缩流程取消了氧压机，直接由空分设备生产出中高压的氧气供给用户。内压缩流程与外压缩流程的主要区别在于产品氧的供氧压力是由液氧在冷箱内经液氧泵加压达到的。 填料塔 在空塔内充装拉西环、鲍尔环等散装调料或规整填料，使蒸汽自下而上穿过调料空隙，液体自上而下连续地流过填料层，在填料层表面和空隙体积内气液间形成相接触界面，进行质量交换的塔设备。 杜
25、瓦容器 由双层壁构成的容器。在壁间抽成高真空以减小气体的传热， 双层壁相对的两个表面镀银或抛光以降低辐射率，从而使辐射传热尽可能地减小 。 MRC 液化流程 是以 C1至 C5的碳氢化合物及 N2等五种以上的多组分混合制冷剂为工质，进行逐级的冷凝、蒸发、节流膨胀得到不同温度水平的制冷量，以达到逐步冷却和液化天然气的目的。 32.氦液化流程中纯化的目的是什么？器内纯化和器外纯化各有什么特点？ 氦气的纯化通常是在室温下清除油气和水蒸汽，在低温下清除杂质气体（氧、氮、氖）。 器内纯化的特点： 利用氦气本身的冷量进行纯化，因此不消耗液氮，并使纯 化系统与液化装置紧密联系起来 。 使液化装置变得复杂 。
26、 器外纯化的特点： 结构简单，纯化效果稳定 需要消耗液氮，而且不能清除氖、氢等气体杂质 33.试画出全低压空分流程系统中的空气膨胀和氮气膨胀制冷气体的基本流程。 34.为什么氢、氦的液化循环都需要预冷？ 答 :氢的预冷：氢在大气压下的转化温度为 204.6K，远低于环境温度，节流降温时必须把氢预冷到该温度以下再节流膨胀方能产生制冷效应；氢气在温度低于80K 时进行节流才有比较明显的制冷效应；当压力为 10MPa 时 50K 一下节流才能产生液氢，因此采用节流循环液化氢时需要借助于外部冷源预冷。 虽然使用膨胀机可以产生制冷效应使温度降低，在液化循环流程设计上可以不用液氮预冷。但在实际应用中，由于
27、液氮来源广泛，价格便宜，且液氮预冷无运动部件，在装置连续安全运行上比膨胀机更可靠。因此在几乎所有的实用氢液化流程上都采用液氮遇冷环 节，并可提高循环的液化系数。 氮的液化：尽管不采用液氮预冷也能产生液氦，但通常情况下都采用液氮预冷以提高液化率，液氮预冷也可以减少液化器遇冷降温的时间。 35. 氦液化循环采用液氮预冷模式有哪些优点？ 36. 氦液化流程中纯化的目的是什么？可采用何种方式，并说明其各自的优缺点。 目的：在氦制冷机和氦液化器中，由于气体不纯所造成的故障不小于机械故障率。一般系统的不纯度远小于 0.1ppm,氦制冷系统必须严格限制油和水的污染，油的含量应小于 0.01ppm，气体杂质
28、氧气、氮气、氢气、氖的总含量也应控制在几十个 ppm 之内。方式： 器内纯化的特点： 利用氦气本身的冷量进行纯化，因此不消耗液氮，并使纯 化系统与液化装置紧密联系起来 。 使液化装置变得复杂 。 器外纯化的特点： 结构简单，纯化效果稳定 需要消耗液氮，而且不能清除氖、氢等气体杂质 37.为什么氢液化时要促使正氢向仲氢的转化？氢的正仲转化是什么反应？ 由于氢分子由双原子构成，其两个原子核自旋方向不同，存在着正氢（ o- 2H ）和仲氢（ p- 2H ）两种状态。某一温度下组成处于平衡状态的氢称为平衡氢（ e- 2H ） .正 -仲氢的平衡组成仅是温度的函数，温度越低，仲氢的平衡浓度越高。正 -仲
29、氢之间存在着能量差别，在任一温度下仲氢总是处于较低的能态，因此，当仲氢含量小于平衡氢中仲氢的含量时，正氢会自发地转化为仲氢，并释放出转化热。为了避免在储液容器中正仲氢转化热引起液氢产品的汽化，减少再液化的能耗，在生产过程中采用适当的固态催化剂来加速正 -仲转化反应速率。 氢的正仲转化是转化速率很缓慢、放热的两种量子态的异构体转化反应 38.天然气采用液体储运的优点是什么？ (在书上没找到，在网上 down 的，仅供参考 ) a 便于贮存和运输 :液化天然气密度是标准状态下甲烷的 625 倍。也就是说， 1m3 液化天然气可气化成 625 m3 天然气，由此可见贮存和运输的方便性。 b 安全性好
30、 :天然气目前的储藏和运输主要方式是压缩（ CNG）。由于压缩天然气的压力高，带来了很多安全隐患。 c 单位体积储能多 :压缩天然气（ CNG） 能量密度 约 为汽油 的 26%，而液化天然气（ LNG）体积能量密度约为汽油的 72%，是压缩天然气（ CNG）的两倍还多 。 d 环保性 :天然气在液化前必须经过严格的净化，因而 LNG 中的杂质含量远远低于 CNG，为汽车尾气或作为燃料使用时排放满足更加严格的标准创造了条件。 39. 与其他低温工质相比，氦工质有哪些不同的特点？如何由液氦获得超流氦？ 参考书目：【制冷与低温技术原理】 氦（ He）由相对原子质量为 4.003 的 4 和相对原子
31、质量为 3.016 的 3 两种稳定的同位素组成。其中空气中 3 的含量只占 He 总量的 1/106。因此，通常情况下讲到氦时实指 4 。 氦是一种无色、无味的气体，化学性质极其稳定，一般情况下不与任何元素化合。氦具有很低的临界温度，是自然界中难液化的气体。 在已知的气体中唯有氦气在压力低于 2500kPa、温度降低到接近势力学温度0K（绝对零度）时仍保持液态。 由上 4 的相图可知，液态 4 在其本身的蒸气压力下也不凝固。 4 没有升华平衡曲线，其固态和气态之间隔着很宽的液态区，这意味着在任何情况下固态和气态都不可能共处于平衡状态，所以 4 没有三种聚集态共存的三相点。 另一独特的特性是
32、4 存在两个性质显著不同的液体： 液氦（ He ）和液氦（ He ） .将两个液相分开的过渡曲线称为线。在线右边，氦是像任何液体一样的正常状态，称为 He ,在线左边，氦是一种性质独特的具有超流动性的液体，称为 He 。线与沸腾曲线的交点称为点，其温度为 2.171K、压力为 5.036kPa。从 He 变化到 He 称为转变。 He 具有其他液体都所没有的超流性，还具有喷泉效应、传递热波（即第二声波）以及在 He 和固体表面间存在着额外的界面热阻（卡皮查热阻）等异常特性。 上图表示在点附近出现的 4 比热容的突变，为 形故称为线。 以上氦的特性已经说明了要如何从液氦获得超流氦，即应该减压降温
33、。使之在转变的压力下进行从 He 到 He 的转变。在相同的压力下，温度越接近绝对零度则 He 的含量越高。 40. 低温容器贮存液氢、液氦应用什么绝热结构？ 应该采用高真空多层绝热结构或高真空多屏绝热。（查不到更细了） 41 常用的低温液体贮运过程中绝热方式有哪几种？ 42.氦液化装置主要包括哪些系统？ 标准的及其一般由三个模块组成 ,即压缩机及冷却器模块、除油系统和冷箱。附属的设备包括液氦杜瓦、低温输液管和常温通道、高压或中压氦气储罐、液氮杜瓦和液氦输液管、氦气回收压缩机和监控系统。 43. 举例说明低温超导导线是采用何种方式冷却的？ 44. 空间应用的制冷措施主要有哪些？ 热 辐射制冷
34、， 利用固体升华进行变相制冷 ， 利用封闭式制冷循环进行主动制冷 45. 贮存液氮的低温容器（ 30L 和 175L）一般采用的是什么结构 ？ 46. 右图为氦液化循环图，请画出对应的流程框图。 47. 对于低温高真空绝热的结构，由于真空中气体非常稀薄，其传热量由哪几部分组成？ 传热量由 辐射热 少量剩余气体导热 固体构件导热 组成。 48. 减小低温容器中构件漏热的途径有那些？ 减少漏热的途径： 选择低热导率的材料 增加构件的传热长度 减少传热面积 采用接触热阻大的结构 49.为什么要获得最高的氩提取率，就要使氩馏分抽口处的氩含量尽可能高，但是不能使氮含量超过 0.1%？ S T 8 0 K
35、 随着粗氩中氮含量的增加，粗氩冷凝器中的冷凝温度下降，造成来自下塔夜空的蒸发温度与粗氩的冷凝温差减小，导致粗氩塔冷凝的回流也减少，在极其严重的情况下，冷凝器无法建立正常的传热工况，提供足够的冷量，最终完全破坏粗氩塔中的精馏工况； 粗氩中含有的氮气会在精氩塔中被分离出来，并作为尾气排出去，而这些尾气中还含有一定数量的氩气，所以降低粗氩塔中含氮量，可以减少氩的损失。 50.辐射制冷器、固体制冷器和机械制冷机的工作原理和优缺点？ （ 1）辐射制冷器 原理：向空间高真空、深低温冷背景辐射自身热量的被动制冷 优点 ：无运动部件，无振动和电磁干扰，功耗小、寿命长，技术成熟 缺点：体积大，制冷温度高、冷量小，对轨道及卫星姿态要求严格，易污染 （ 2）固体制冷器 原理：利用固体升华进行变相制冷 优点：无振动，工作温度低，对轨道无要求，技术成熟 缺点：重量、体积大，寿命短，对卫星姿态有影响 （ 3）机械制冷器 原理：利用封闭式制冷循环进行主动制冷 优点：结构紧凑，冷量大，制冷温度范围广对轨道及卫星姿态要求低，安装灵活 缺点：功耗大，有散热问题，有振动及电磁干扰，技术成熟度稍低
