制冷與低溫工程實驗技術(shù)

內(nèi)容概要

隨著科技進步和人們生活水平的提高，對制冷與低溫工程專門人才的需求量與日俱增。擴大知識面、鼓勵創(chuàng)新和加強實踐能力培養(yǎng)是人才培養(yǎng)的發(fā)展方向。作者希望本教材能讓讀者比較全面地了解制冷與低溫工程專業(yè)領(lǐng)域；掌握制冷與低溫工程實驗技術(shù)的基本理論與方法；跟蹤學(xué)科前沿動態(tài)；提高綜合實踐能力。 　　全書共分為13章，涵蓋了制冷與低溫工程學(xué)科的主要實驗技術(shù)。將制冷與低溫工程實驗中涉及的溫度、壓力、流量及控制指標等共性測量技術(shù)基礎(chǔ)放在前面，希望讀者關(guān)注專業(yè)領(lǐng)域中的主要特性參數(shù)；隨后分別介紹了基礎(chǔ)與共性技術(shù)、實驗（包括計算機模擬實驗）原理與方法；最后介紹了制冷與低溫技術(shù)中熱點問題的實驗研究。從工程技術(shù)角度出發(fā)，就是要解決主要參數(shù)（量）的測控問題，這是除了原理外技術(shù)進步的基礎(chǔ)，并且也是檢驗新的理論的唯一途徑。

書籍目錄

第1章  制冷與低溫系統(tǒng)實驗、監(jiān)控的評價參數(shù)和性能指標  1.1  溫度及其測量方法    1.1.1  溫度的基本概念    1.1.2  溫度測量方法  1.2  壓力及其測量方法    1.2.1  壓力的基本概念    1.2.2  穩(wěn)態(tài)壓力的測量    1.2.3  動態(tài)壓力的測量  1.3  能耗指標及其測量技術(shù)    1.3.1 功率及其測量方法    1.3.2  耗熱量及其測量方法  1.4  制冷量及其測量方法  1.5  能效比  1.6  液化系數(shù)及其他參數(shù)  參考文獻第2章  制冷與低溫工質(zhì)的性能與實驗  2.1  制冷劑概述    2.1.1  制冷劑的選用準則    2.1.2  環(huán)境影響指標    2.1.3  熱力性質(zhì)及其對循環(huán)的影響    2.1.4  粘度和導(dǎo)熱性    2.1.5  制冷劑與潤滑油的溶解性    2.1.6  其他物理、化學(xué)性質(zhì)    2.1.7  替代CFCs的單一制冷劑    2.1.8  混合制冷劑  2.2  制冷劑制冷性能評價  2.3  低溫工質(zhì)或低溫液態(tài)產(chǎn)品及其應(yīng)用    2.3.1  液氮    2.3.2  液氦    2.3.3  液氫    2.3.4  液氧    2.3.5  液化空氣    2.3.6  液氖    2.3.7  應(yīng)用注意事項  2.4  實驗混合工質(zhì)制冷實驗原理與方法    參考文獻第3章  制冷系統(tǒng)及設(shè)備的實驗  3.1  實驗1單級蒸氣壓縮制冷系統(tǒng)的循環(huán)實驗原理與方法  3.2  實驗2活塞式制冷壓縮機的性能實驗原理與方法  3.3  實驗3渦旋式制冷壓縮機性能實驗原理與方法  3.4  實驗4風冷式冷凝器性能實驗原理與方法  3.5  實驗5水冷式冷凝器性能實驗原理與方法  3.6  實驗6螺旋管型熱管傳熱實驗原理與方法  3.7  制冷綜合實驗的目的及要求第4章空調(diào)系統(tǒng)的實驗  4.1  實驗1空調(diào)系統(tǒng)的性能與節(jié)能實驗  4.2  實驗2空調(diào)系統(tǒng)的控制原理與實驗  參考文獻第5章  低溫系統(tǒng)及其應(yīng)用  5.1  氦液化器  5.2  脈沖強磁場低溫系統(tǒng)  5.3  超流氦制冷  5.4  3He制冷機    5.4.1  3He負壓制冷    5.4.2  3He壓縮制冷  5.5  3He-4He稀釋制冷機    5.5.1  工作原理    5.5.2  3He-4He稀釋制冷機  5.6  液氮驅(qū)動系統(tǒng)    5.6.1  LN2000液氮驅(qū)動系統(tǒng)    5.6.2  新型循環(huán)系統(tǒng)    5.6.3  液氦驅(qū)動系統(tǒng)小結(jié)    參考文獻第6章  虛擬實驗技術(shù)  6.1  虛擬實驗平臺    6.1.1  硬件    6.1.2  軟件  6.2  虛擬儀器在制冷空調(diào)實驗中的應(yīng)用實例  6.3  空分裝置的虛擬實驗    6.3.1  空分裝置的模擬計算    6.3.2  空分裝置流程簡介    6.3.3  KDONAr-50000／20000／1600型空分裝置的模擬計算  6.4  填料間壁式低溫換熱器計算機模擬    6.4.1  模擬條件及模擬程序    6.4.2  模擬分析    6.4.3  結(jié)論  6.5  CPL計算機模擬    6.5.1  CPL系統(tǒng)工作原理    6.5.2  CPL系統(tǒng)試驗裝置研發(fā)與數(shù)值模擬  6.6  計算機模擬太陽能溴化鋰吸收空調(diào)的控制系統(tǒng)    6.6.1  實驗平臺    6.6.2  實驗過程    6.6.3  實驗結(jié)果  6.7  計算機模擬低溫兩相流    6.7.1  常壓下低溫液體-水傳熱、傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型分析    6.7.2  數(shù)學(xué)模型    6.7.3  數(shù)值模擬及結(jié)果分析  6.8  計算機模擬溴化鋰吸收式制冷機    參考文獻第7章  低溫液體的輸送與傳熱實驗  7.1  液體氦的輸送和實驗室杜瓦瓶的灌注    7.1.1  輸液管    7.1.2  對實驗液氦杜瓦瓶灌注液氦  7.2  液氮水下排放實驗  7.3 液-固兩相傳熱實驗的模擬    7.3.1  數(shù)值模擬思想    7.3.2  低溫液體溫度的模擬模型  參考文獻第8章  實驗用低溫容器及其計算  8.1  實驗用低溫容器的種類    8.1.1  玻璃杜瓦瓶    8.1.2  金屬杜瓦瓶  8.2  實驗用金屬杜瓦瓶結(jié)構(gòu)  8.3  實驗用金屬杜瓦瓶的強度及穩(wěn)定性    8.3.1  概述    8.3.2  內(nèi)膽的壁厚    8.3.3  外筒的壁厚    8.3.4  平板膽底  8.4  實驗用金屬杜瓦瓶的漏熱    8.4.1  剩余氣體導(dǎo)熱    8.4.2  絕熱結(jié)構(gòu)的傳熱    8.4.3  內(nèi)膽頸管傳熱    8.4.4  頸管孔口的輻射傳熱    8.4.5  磁體勵磁電流引線的漏熱  8.5  輻射屏溫度選擇  8.6  杜瓦瓶的日蒸發(fā)率  8.7  有效導(dǎo)熱系數(shù)對低溫容器日蒸發(fā)率的影響  參考文獻第9章  真空技術(shù)  9.1  概述  9.2  真空的獲得    9.2.1  近代獲得真空的方法    9.2.2  油封旋轉(zhuǎn)式真空泵    9.2.3  擴散泵    9.2.4  低溫泵  9.3  真空系統(tǒng)    9.3.1  基本方程    9.3.2  流導(dǎo)和導(dǎo)管的幾何尺寸    9.3.3  抽氣時間的計算  9.4  真空測量  9.5  真空檢漏  9.6  真空密封、焊接及清潔度    9.6.1  真空密封    9.6.2  真空焊接    9.6.3  真空清潔度  9.7  真空系統(tǒng)集成與實驗裝置    參考文獻第10章  低溫材料的物理性質(zhì)與界面熱阻實驗  10.1  比熱  10.2  熱膨脹  10.3  電阻率  10.4  導(dǎo)熱系數(shù)  10.5  力學(xué)性能  10.6  接觸界面熱阻實驗    10.6.1  接觸界面熱阻研究概況    10.6.2  氮化鋁與無氧銅低溫界面熱阻的實驗研究    參考文獻第11章  超導(dǎo)技術(shù)的低溫應(yīng)用  11.1  低溫超導(dǎo)材料    11.1.1  超導(dǎo)體    11.1.2  超導(dǎo)態(tài)的臨界參數(shù)    11.1.3  超導(dǎo)體的分類  11.2  低溫超導(dǎo)磁體的穩(wěn)定性    11.2.1  問題和對策    11.2.2  冷凍穩(wěn)定——低溫全穩(wěn)定  11.3  小型低溫超導(dǎo)磁體    11.3.1  磁體供電和電流引線    11.3.2  磁體的保護  11.4  低溫技術(shù)在高溫超導(dǎo)接收機前端中的應(yīng)用  11.5  超導(dǎo)磁體用低溫容器    參考文獻第12章  熱聲熱機的實驗  12.1  熱聲熱機的結(jié)構(gòu)  12.2  熱聲熱機實驗原理與方法    12.2.1  熱聲熱機實驗原理與方法    12.2.2  熱聲熱機的頻率特性實驗    12.2.3  揚聲器驅(qū)動的熱聲制冷機實驗    12.2.4  回熱器實驗臺設(shè)計與填料實驗    12.2.5  高頻熱聲斯特林熱機的性能實驗  12.3  熱聲斯特林混合熱機實驗    12.3.1  實驗簡介    12.3.2  熱聲驅(qū)動器    12.3.3  真空系統(tǒng)    12.3.4  動態(tài)數(shù)據(jù)測量及采集系統(tǒng)    12.3.5  高頻斯特林熱聲發(fā)動機實驗步驟  12.4  實驗    12.4.1  起振過程    12.4.2  系統(tǒng)穩(wěn)定后的壓力波分布及頻譜圖    12.4.3  結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響    12.4.4  運行參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響    12.4.5  系統(tǒng)優(yōu)化以后的性能指標    參考文獻第13章  低溫生物及醫(yī)學(xué)中的相關(guān)實驗  13.1  凍結(jié)實驗原理與方法  13.2  冷凍干燥實驗原理與方法  13.3  冷凍醫(yī)療方法  13.4  凍結(jié)實驗    13.4.1  實驗內(nèi)容    13.4.2  實驗設(shè)備和材料    13.4.3  實驗過程    13.4.4  實驗結(jié)果和分析參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1．虛擬儀器系統(tǒng)的一般構(gòu)成及工作原理　　虛擬儀器是測試技術(shù)、計算機技術(shù)及通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。虛擬儀器以通用計算機和配備標準數(shù)字接口的測量儀器（GPIB、RS一232等接口及新型的VXI模塊化儀器）為基礎(chǔ)，將儀器硬件連接到計算機平臺上，直接利用計算機豐富的軟硬件資源，將計算機硬件（處理器、存儲器、顯示器）和測量儀器（頻率計、示波器、信號源）等硬件資源與計算機軟件資源（包括數(shù)據(jù)的處理、控制、分析和表達、過程通訊及圖形用戶界面）有機地結(jié)合起來，完成特定的功能。因此，同其他儀器一樣，虛擬儀器也是由信號的采集與控制、信號的分析與處理、結(jié)果的表達與輸出這三大功能構(gòu)成（見圖6—1）。這三大功能的實現(xiàn)是由測試技術(shù)和計算機技術(shù)結(jié)合起來完成的，由測試硬件完成信號的采集與控制，由計算機完成信號分析與處理、結(jié)果表達與輸出[3]。虛擬儀器的核心思想就是“軟件就是儀器”。利用虛擬儀器系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)自我需求來定義和設(shè)計儀器的功能，將傳統(tǒng)儀器部分硬件和最新計算機軟件技術(shù)充分結(jié)合起來，對傳統(tǒng)儀器的功能進行擴展。虛擬儀器能夠充分利用現(xiàn)有計算機資源，它不僅能實現(xiàn)普通儀器的全部功能，而且還能實現(xiàn)普通儀器上無法實現(xiàn)的功能?！　?．虛擬平臺　　基于Web的瀏覽器／服務(wù)器模式是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗系統(tǒng)的一種基本模式?？蛻舳送ㄟ^瀏覽器訪問Web服務(wù)器上的頁面，在Web頁面中嵌有虛擬實驗軟件。服務(wù)器端接收來自客戶端的實驗操作請求，通過虛擬實驗軟件對實驗環(huán)境進行仿真，實時調(diào)整虛擬元器件的狀態(tài)，模擬產(chǎn)生實驗現(xiàn)象，輸出對應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)，將結(jié)果返回給客戶端。這種方式是利用數(shù)據(jù)采集和儀器控制技術(shù)（VXl、GPIB、PXI等）組建虛擬實驗室，利用專用軟件（LabVJew，LabWindows／CVI或VEE）設(shè)計所需要的虛擬儀器，并利用現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使虛擬實驗室加入Internet。這種方式與基于虛擬儀器的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的區(qū)別在于：用戶無需安裝應(yīng)用軟件，只需配置網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，開發(fā)LabVJew虛擬儀器軟件開發(fā)平臺，以及數(shù)據(jù)采集和儀器控制硬件分別位于遠程的www服務(wù)器和儀器控制服務(wù)器，由用戶登錄到遠程實驗室進行相應(yīng)的實驗。基于Web技術(shù)（HTML，CG-I，ASP，Java等）和遠程測量的分布式虛擬儀器實驗室的系統(tǒng)框圖與基于Interne的B／S模式虛擬儀器實驗室如圖6—2所示。

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