
【化】 subcooling
low temperature; microtherm
【化】 subzero
【医】 hypothermia; hypothermy
cool; cooling; refrigeration
【计】 chilling; cooling
【化】 cooling
【医】 cooling; refrigeration
低温冷却是通过人工手段将物体温度降至远低于常温环境的技术过程,其核心在于利用制冷剂相变或热力学循环实现热量的定向转移。该术语在《汉英综合科技大词典》中被定义为"cryogenic cooling",特指-150°C以下的超低温环境营造技术。
从技术实现角度可分为两类:
主要应用领域包括:
热力学基础遵循克劳修斯表述的熵增原理,通过外界做功实现系统的熵减过程。典型计算模型为: $$ Q{out} = frac{W{in}}{COP} $$ 其中COP(性能系数)在理想卡诺循环中可表示为: $$ COP{Carnot} = frac{T{low}}{T{high} - T{low}} $$
低温冷却指通过特定方法将物体温度降低至较低水平(通常低于环境温度或常规冷却范围),并维持稳定状态的过程。根据应用场景和技术手段的不同,其含义可细分为以下层面:
物理本质
指通过热量传递使物体温度下降的过程。低温是相对概念,例如实验中可能指-100℃以下(参考),物理学上特指-192℃至-263℃的极低温环境。
与常规冷却的区别
常规冷却多指自然降温(如热水放置变凉,),而低温冷却需通过特殊技术实现更低的温度控制。
机械制冷系统
采用压缩机-冷凝器循环系统,如低温冷却循环泵通过制冷剂相变循环实现精确控温。典型结构包括压缩机、蒸发器等组件,能在-100℃以下稳定运行。
特殊冷却剂应用
使用液氮(-196℃)、液氦(-269℃)等介质直接接触降温,适用于超导实验等极端低温需求。
实验室场景
控制化学反应速率(如有机合成)、保存生物样本(细胞冷冻)、物理实验(超导材料研究)等。
工业生产应用
在化工反应釜控温、制药设备散热、精密仪器冷却等领域发挥关键作用。特殊设计的循环泵可避免低温工况下的管路冻结。
提示:若需了解具体设备参数或操作规范,建议查阅《实验室低温设备技术手册》等专业文献。相关技术细节可参考、9关于循环泵的工程说明。
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