大智网汇
综合信息情报站

新研发的自主研发产品-打破壁障,我国自主研发出大型超流氦低温制冷设备

科滕森发布了新型高效播种机

3月15日,中科滕森牵引重型无耕播种机上市发布。该机主要用于玉米、大豆、高粱等大型种子的播种。在覆盖秸秆残留物的地块中,可以一次性、准确、高效地完成无耕(或少耕)的播种和施肥。该产品的发布标志着中国新型高效播种机家族的新增。

该产品是继2021年条式精密播种机和2022年中型气吸式精密播种机成功上市并在市场上取得突出表现后,公司推出的新型、高端、重型气吸式无耕播种机。本产品是中科滕森通过吸收欧美先进技术、自主研发、精心打造的无耕播种迭代产品。整机采用平台和模块化设计理念,从基础材料、制造工艺、质量控制等方面进行标杆。机架等结构件采用数字加工和机器人焊接,核心部件由国内外专业供应商提供,整机生产工艺采用自动装配线完成,然后逐台进行。经过多地区、不同作物、不同农艺条件的验证,产品适应性、可靠性、运营效率等主要性能指标均能达到国际一流品牌的同等水平

新研发的自主研发产品-打破壁障,我国自主研发出大型超流氦低温制冷设备

打破壁障,我国自主研发大型超流氦低温制冷设备

每个人都对温度有一个清晰的认识。例如,人类的正常体温约为36.5℃,而水结冰的温度仅为0℃。一般来说,世界上没有最高和最低的温度,因为人类的认知是有限的,不能保证测量的温度必须是一定的极限。

然而,科学家们在热力学领域提出了一个绝对零度的概念,即热力学中的最低温度。绝对温度值为零下273.15℃,这是目前人类给出的最低温度理论极限值,但由于它只是一个下限值,因此无法真正实现。

|绝对零度

从热力学的角度来看,绝对零度的定义是当粒子动能低于量子力学的最低点时,物质的温度,但这个最低点并不存在。因此,对于科学家来说,绝对零度只能作为参考标准。虽然它有一个特定的值(-273.15℃),但它是一个不可能的下限,无法计算。

那为什么要定义绝对零度呢?因为绝对零度标准往往可以在一些极其关键的技术领域提供重要的帮助。它是科学家对技术研发的理论支持,也是一些系统的核心组成部分。例如,在低温制冷系统中,绝对零度的概念起着关键作用。制冷系统越接近绝对零度,效果越好,作用范围越大,在军事、生物制药、宇宙探索等领域发挥着重要作用。低温制冷系统对技术要求很高,堪比芯片制造过程中的光刻机,其重要性也比芯片制造过程中的光刻机重要。

|我国在低温领域的成就

目前,我国自主开发了超流氦(-271℃)大型低温制冷系统,全面突破了大型低温制冷设备的核心技术,使大型液氦到超流氦温区的低温制冷技术进入国际先进行列。

氦是一种气体,在-269℃会变成液体,在-271℃会变成超流氦,流阻变为零,会沿着杯壁流到杯外。要获得液氦或超流氦,需要低温制冷机。在实验室使用液氦或将温度降低到绝对零度并制备超流氦并不是一个大问题,但制备液氦或超流氦作为能源、资源或大规模使用并不容易。

研究大型、连续、稳定运行的制冷设备是一个世界性的问题。这种大型低温制冷系统就像一个大冰箱。这种“大冰箱”应将温度降低到-271℃,并确保千瓦级和百瓦级的连续稳定运行。当温度达到-269℃时,每降低1℃或功率增加一个数量级,难度将增加指数级,相关系统需要重新设计,关键部件也需要升级。

目前,我国可在液氦温度(-269℃)下提供数千瓦制冷量,在超流氦温度(-271℃)下提供数百瓦制冷量,项目整体技术达到国际先进水平,其中高稳定性离心式冷压缩机技术和兆瓦级氦气喷射螺杆压缩机技术达到国际领先水平。更重要的是,项目的成功实施,培育了20多家优秀的配套企业,推动了我国高端氦螺杆压缩机、低温热交换器、低温阀等行业的快速发展,提高了一批高科技制造企业的核心竞争力,使相关技术从零开始,从低端到高端,初步形成了功能齐全、分工明确的低温产业集团。

为什么是氦气?

氦被称为最不活泼的元素,通常以气体的形式存在,是一种无色无味的气体。氦具有极低的熔点和沸点。液化氦(-269℃)通过反复冷却和压力获得,表面张力小,导热性强,粘度低,甚至液化氦也能达到接近绝对零度的低温。液化后的氦粘度在-271℃消失,它在任何东西上流动都没有阻力,甚至可以垂直爬上容器壁,其传热系数优于铜。科学家称这种无阻力的流动为超流。这些已知特性导致没有低温冷源可以代替氦作为超级冷却剂。

|液氦和液氮有什么区别?

在低温技术领域,液氦和液氮是应用最广泛的冷却剂和制冷剂。这两种液相气体都有一个共同点,那就是低温制冷,但实际上有很多区别。

1、液氦与液氮最低温差明显

液氦可达到接近绝对零度的低温,其最低温度可达-271℃。尽管液氮的低温性能也很好,但其最低温度仅为-196.56℃。

2、液氦和液氮的化学性质非常不同

它们不作为产品制造的原料,只作为冷却液,因此只冷却而不与原料发生化学反应也是先决条件之一。氦是最不活泼的元素,几乎不与任何其他元素混合。液氦作为制冷剂,不会与冷却目标发生反应,改变目标的特性,不会造成额外的损失。

与液氦相比,液氮的性质要活跃得多,因此液氮是一种常见的实验室超低温冷却方法。在一些量子物理实验室中,冷却液实际上被广泛用于研究凝聚态,即液氮。

说到冷却液的活性,有一种气体必须提到,那就是液氢。理论上,它可以用作冷却液,其性能可能优于液氮。毕竟,液氢可以将温度降低到-252.8℃,这与液氦的水平非常接近。但需要注意的是,液氢蒸发出氢气,这是一种极易爆炸的危险气体。

3、液氦和液氮的价格相差甚远

氦作为一种稀有气体,具有较高的获取成本。国内市场95%的氦依赖于进口,因此价格比黄金高出一个障碍。氮是不同的,因为空气中含量最高的气体是氮,简单方便,数量多,所以价格是氦的几倍。

|液氦的应用

1、反映堆冷却剂

核反应堆的冷却剂是指用于冷却核反应堆的堆芯,并将堆芯释放的热量载出核反应堆的工作介质,又称载热剂。对于这种冷却剂,不仅需要满足一般的热工和水力学性能,还需要其热中子吸收截面小,感应放射性弱,辐照稳定性好,与反应堆结构材料相容性好。常用的冷却剂有轻水、重水、二氧化碳、氦气等。目前,我国大型低温冷却系统已出口并应用于韩国核聚变大型科学装置(KSTAR)等项目。

2、应用于超导领域

液氦超低温冷却技术广泛应用于超导技术等领域。目前,所有超导材料都需要在-130℃以下的低温下表现出超导特性。然而,在大多数情况下,只有液氦才能相对简单地实现如此极低的温度。低温超导技术广泛应用于电池相关领域,如交通行业的磁悬浮列车、医疗领域的核磁共振成像设备等。

同时,液氦和超流氦温区的大型低温制冷设备也是氦资源开采、航天工程、氢利用和大型科学设备运行不可替代的基本支撑设备。随着社会经济的快速发展,中国已成为大型低温制冷设备的主要使用国。

赞(0) 打赏
以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台用户上传并发布,未作人工编辑处理,不构成投资建议请自行甄别,也不承担相关法律责任。如果您发现有涉嫌版权的内容,欢迎发送邮件至:wolfba@qq.com 进行举报,并提供相关证据,工作人员会在5个工作日内联系你,一经查实,本站将立刻删除涉嫌侵权内容!

大智网汇

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 wolfba@q.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。

投稿&软文功效网

觉得文章有用就打赏一下文章作者

非常感谢你的打赏,我们将继续提供更多优质内容,让我们一起创建更加美好的网络世界!

微信扫一扫打赏

登录

找回密码

注册