目前獲得低溫的方法很多，可分成物理方法和化學(xué)方法等，而絕大多數(shù)的制冷方法屬物理方法，其中常用的有氣體絕熱膨脹制冷和相變制冷。另外還有渦流制冷、絕熱放氣制冷、溫差熱電制冷、順磁鹽或絕熱退磁制冷、He³和He⁴稀釋制冷、He3絕熱壓縮制冷、吸附制冷等。這一些制冷方法大多應(yīng)用于超低溫溫區(qū)。此外，還有宇宙空間的低溫?zé)岢恋妮椛渲评涞取Ｏ旅婧?jiǎn)介這些方法的制冷原理。

    1.相變制冷

    這是利用物質(zhì)在相變時(shí)的吸熱效應(yīng)來(lái)制冷的一種方法。如固體轉(zhuǎn)變成液體時(shí)的溶解熱，固體直接變成氣體時(shí)的升華熱，液體生成氣體時(shí)的蒸發(fā)熱(也包括減壓蒸發(fā)，如He³減壓蒸發(fā))等，利用在這些相變過(guò)程中要吸收熱量來(lái)達(dá)到制冷的目的。

    2.氣體等熵膨脹制冷

    氣體在一定壓力與溫度下，通過(guò)節(jié)流閥或膨脹機(jī)等熵膨脹時(shí)，它的溫度會(huì)降低，甚至還會(huì)液化。該種制冷方法在氣體的液化與分離，以及氣體制冷機(jī)中應(yīng)用最廣。

    3.絕熱放氣制冷

    當(dāng)容器中一定量的汽化氣體通過(guò)控制閥向環(huán)境介質(zhì)絕熱放氣(或用真空抽氣)時(shí)，則殘留在容器中的氣體將要向放出的氣體作推動(dòng)功，消耗它本身的一部分熱力學(xué)能(內(nèi)能)，因而溫度降低。這也是氣體制冷機(jī)的原理之一。

    4.渦流制冷

    利用人工方法產(chǎn)生的渦流使氣流分離成冷、熱兩個(gè)部分，其中冷氣流即可用來(lái)獲得冷量。

    5.溫差熱電制冷

    當(dāng)N型(電子型)和P型(空穴型)兩個(gè)半導(dǎo)體元件組成電偶并通以直流器電時(shí)，相應(yīng)的兩個(gè)接頭就會(huì)發(fā)生吸熱和放熱現(xiàn)象，利用這個(gè)原理可制成制冷器。

    6. 吸附制冷

    在吸附式制冷系統(tǒng)中，吸附和解吸從理論上來(lái)說(shuō)是恒壓過(guò)程。通常固體吸附劑受熱解吸出制冷劑，在制冷劑壓力達(dá)到冷凝壓力時(shí)即開(kāi)始解吸一冷凝過(guò)程，制冷劑被冷凝成液體；當(dāng)固體吸附劑受到冷卻時(shí)，當(dāng)吸附床壓力低于蒸發(fā)壓力時(shí)，即能開(kāi)始吸附蒸氣，使蒸發(fā)器中制冷劑液體蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)制冷過(guò)程。

    7.絕熱退磁制冷

    順磁鹽在磁場(chǎng)中被等溫磁化后，接著進(jìn)行絕熱退磁，熵保持不變，則順磁鹽的溫度就要下降，稱(chēng)為絕熱去磁，利用這個(gè)原理可以獲得lmK的超低溫。若采用核絕熱退磁，可達(dá)μK級(jí)的超低溫。絕熱退磁過(guò)程只能在極低溫下實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榇笥?K或3K時(shí)存在聲子熱效應(yīng)。

    8.氦稀釋制冷

    He³和He⁴的混合液溫度在0.87K以下即分成兩相，上相為He³的濃相，下相為He⁴的濃相。如果用某種方法來(lái)提取He⁴溶液中所含的He³原子，則He³原子便由上面的He³濃相溶解到下面He³稀相中，產(chǎn)生吸熱反應(yīng)而降低溫度。利用這種方法可以獲得0.1~0.04K的低溫，在個(gè)別情況下可以獲得1mK的低溫。

    要達(dá)到不同的溫區(qū)，可以采用不同的制冷方法。

(慧樸科技，huiputech)