低温绝热与贮运技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:徐烈

出品人:

页数:277

译者:

出版时间:1999-05

价格:28.50元

装帧:平装

isbn号码:9787111067245

丛书系列:

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• 绝热
• 好
• 低温
• 低温技术
• 绝热材料
• 冷藏运输
• 食品保鲜
• 医药冷链
• 节能技术
• 包装技术
• 物流技术
• 低温贮藏
• 热力学

探寻物质的极限：低温世界的奥秘与应用 我们的世界，从浩瀚的宇宙到微观的粒子，都隐藏着无数令人惊叹的现象。其中，将物质冷却至接近绝对零度时所展现出的奇妙特性，更是吸引了无数科学家和工程师投身其中，探索物质存在的极限，并将其转化为造福人类的尖端技术。本书将带领您走进一个充满挑战与机遇的低温世界，深入浅出地揭示支撑这一领域发展的核心科学原理、关键技术难题以及广泛的应用前景。 从基础理论到核心技术：理解低温的本质 要理解低温世界的运行法则，首先需要对热力学的基础概念有清晰的认识。我们将从微观粒子的运动角度出发，阐释温度的本质——它反映了物质内部分子的无规则运动剧烈程度。当我们将温度降低时，意味着粒子的动能减小，运动趋于迟缓，直至在绝对零度（-273.15摄氏度或0开尔文）时，粒子的运动理论上达到静止。然而，量子力学告诉我们，即使在绝对零度，粒子仍保有零点能，其运动不会完全停止，这为超导、超流等宏观量子现象的出现埋下了伏笔。 本书将系统介绍多种制冷方法，从简单的蒸发冷却，到复杂的多级压缩制冷循环，再到利用绝热过程的膨胀制冷技术，如焦耳-汤姆逊效应、绝热去磁制冷等。我们将详细解析各种制冷技术的原理、效率、适用范围以及各自的优缺点。例如，深入探讨莱曼循环（Claude cycle）如何通过氦气膨胀产生超低温，以及斯特林循环（Stirling cycle）在高效、紧凑制冷系统中的独特优势。同时，我们还会讨论热力学定律在低温制冷过程中的具体体现，以及如何通过优化设计来提高制冷效率，降低能耗。 材料科学的挑战与突破：承载低温的重任 在极低的温度下，许多物质的物理和化学性质会发生翻天覆地的变化。传统的材料往往会变得脆弱易碎，甚至发生相变，失去原有的力学性能。因此，低温技术的发展离不开新型材料的研发与应用。本书将重点介绍在低温环境下表现优异的特种材料，例如，奥氏体不锈钢在低温下的韧性保持，铜合金、铝合金在保持导电性的同时对抗脆性转变，以及高性能复合材料在结构支撑和隔热方面的潜力。 我们将深入探讨不同材料的低温力学性能，包括其屈服强度、抗拉强度、断裂韧性以及疲劳寿命随温度降低的变化规律。此外，材料的热导率、热膨胀系数等热学性质在低温设备的设计中也至关重要。例如，低热膨胀系数的材料能够有效减少因温度变化引起的结构变形，保证设备的精度。我们还会介绍一些用于制造低温容器、管道、阀门和传感器的特种合金，如蒙乃尔合金（Monel alloy）、因科镍合金（Inconel alloy）等，分析它们在极端低温条件下的耐腐蚀性和长期稳定性。 绝热技术的智慧：守住低温的每一度 将物质冷却到极低的温度只是第一步，如何有效地阻止外界热量侵入，维持低温状态，则是低温技术的核心挑战之一。本书将详细阐述各种高效的绝热技术，从宏观的真空绝热到微观的分子屏障，层层递进，揭示其背后的科学原理。 我们将重点介绍真空夹层绝热，分析其隔热性能与真空度、夹层厚度和材料选择之间的关系。书中会详细讲解多层绝热（MLI）的工作原理，即利用多层反射薄膜和低导热材料层，通过辐射和传导双重阻断热量传递，这在航天器和深低温贮罐中得到了广泛应用。此外，我们还将探讨气凝胶（Aerogel）这类具有极低密度的多孔材料，其内部充满空气或惰性气体，能够提供卓越的绝热性能，在建筑、服装乃至特种设备中展现出巨大的潜力。 对于不同温度范围的绝热需求，我们也会介绍不同的解决方案。例如，在液氮（77K）温度范围内，真空夹层和发泡聚氨酯常被采用；而在液氦（4.2K）及更低的温度下，多层绝热和高性能的低温绝热材料则成为必需。书中会探讨绝热材料的导热系数、容重、耐温范围、阻燃性等关键参数，并结合实际应用案例，分析不同绝热材料的选型依据和优化方法。 低温贮运的关键：安全、高效与可靠 将低温介质（如液化天然气LNG、液化氢LH2、液化氧LOX等）进行安全、高效地储存和运输，是低温技术实现其工业和科研价值的关键环节。本书将深入探讨低温贮运容器的设计、制造与运行。 我们将重点分析低温贮罐的结构设计，包括内胆、外壳、绝热层、支撑系统、真空系统等关键组成部分。书中会详细介绍不同类型贮罐的优缺点，如立式常压贮罐、移动式压力容器（如LNG槽车）以及特种低温贮存装置。对于贮罐的材料选择，我们将再次强调其在低温下的力学性能和焊接工艺的重要性。 本书还将重点关注低温液体的蒸发（Boil-off）现象及其控制技术。蒸发是由于外界热量传入而导致低温液体汽化，造成损失，并可能引起贮罐内压升高。我们将分析造成蒸发的主要原因，并介绍各种抑制蒸发的方法，如优化绝热结构、采用先进的真空技术、利用蒸发气体进行预冷等。同时，针对不同应用场景，如船舶LNG燃料舱、地面LNG储罐、以及航空航天器上的低温推进剂贮箱，我们将探讨其特有的设计考量和运行挑战。 跨越科学前沿：低温技术的应用领域 低温技术早已超越了实验室的范畴，渗透到我们生活的方方面面，推动着科学研究和工业生产的飞速发展。本书将呈现低温技术在多个重要领域的广泛应用。 在能源领域，液化天然气（LNG）的低温贮运技术是实现全球能源贸易的重要支撑，有效解决了天然气的长距离输送问题。液化氢作为一种清洁能源载体，其低温贮存和运输也是未来能源发展的重要方向。 在科学研究方面，超低温环境是探索量子力学、凝聚态物理、粒子物理等前沿科学的关键平台。例如，大型强子对撞机（LHC）的超导磁铁需要在极低的温度下工作，才能产生强大的磁场加速粒子。低温稀释制冷机和脉冲管制冷机是制造超导量子比特、进行精密科学实验的必备设备。 在医疗健康领域，低温技术在医学成像（如MRI的超导磁体）、细胞与组织保存（如冷冻保存精子、卵子、胚胎）、以及一些低温手术（如冷冻消融）中发挥着不可或缺的作用。 在航空航天领域，低温技术是火箭和航天器推进剂贮存、生命维持系统、以及科学仪器的关键支撑。例如，航天器上用于冷却敏感探测器的低温系统，以及月球和火星探测器上用于保存样本的低温装置。 此外，本书还将触及低温技术在半导体制造（如超低温刻蚀）、食品工业（如速冻保鲜）、气体工业（如空气分离制氧制氮）等多个领域的应用。 未来的展望：挑战与机遇并存 随着科学技术的不断进步，低温技术的未来充满着无限可能。本书的最后部分将展望低温技术的发展趋势，包括更高效率的制冷技术、更轻便可靠的绝热材料、以及更智能化的低温系统控制。我们将探讨如何进一步降低低温技术的成本，使其在更多领域得到普及。同时，面对更极端低温的需求，如接近绝对零度的研究，新的科学挑战和技术突破将不断涌现。 本书旨在为对低温技术感兴趣的读者提供一个全面而深入的了解框架，无论您是科学研究者、工程师、还是希望拓宽知识视野的普通读者，都能从中获得启发与收获。让我们一同踏上这段探索低温世界奥秘的旅程，感受物质在极限温度下展现出的无穷魅力。

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坦白说，初翻阅时，我对其中关于材料科学的那几个章节感到有些吃力，因为涉及到的高分子结构和复合材料的界面效应描述得过于详尽和专业化了。然而，当我翻到关于真空多层隔热（MLI）技术在深空探测器中应用的案例分析时，之前的困难仿佛烟消云散了。作者巧妙地将复杂的材料力学与实际的航天任务环境结合起来，展示了隔热技术如何直接决定了任务的成败。那个关于“火星探测器热控系统在沙尘暴期间的能耗冗余设计”的章节，简直是教科书级别的风险管理案例。它不满足于告诉我们MLI的结构，而是深入剖析了在极端温度梯度下，应力变化如何影响薄膜的附着力和热泄漏率。这种将理论推向极限应用场景的写法，极大地拓宽了我的视野，让我明白所谓的“绝热”，远比我们想象的要复杂和精妙得多。

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这本书的结构设计简直是工程领域的“史诗级”路线图，它不仅仅罗列了技术，更重要的是，它追溯了这些技术发展的历史脉络。我花了大量时间去研究其中关于早期液氦制冷技术突破的部分，作者非常细腻地描绘了那些科学家们在极其艰苦的实验条件下，为了突破温度极限所付出的努力和心血。它并没有直接给出最新的超导材料应用数据，而是花笔墨去分析了为什么某些传统绝热材料在特定温区会失效，以及科学家们是如何通过材料结构微调来解决这些瓶颈的。这种叙事手法，让技术不再是孤立的数字和图表，而充满了人文关怀和探索精神。读到最后，我甚至觉得这像是一部关于人类智力与自然界对抗的史诗。对我个人而言，这种带着历史厚重感的技术解读，比单纯的学习操作规程要来得更有启发性，它教会我“为什么”要这么做，而不是仅仅告诉我“怎么”做。

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这本书的排版和图示风格非常独特，它似乎刻意避开了那种工业标准化的、冷峻的图表风格。我发现很多插图，尤其是关于流体力学和传热机制的示意图，更像是手绘的工程草图，线条流畅，重点突出，带着一种复古的、匠人精神的味道。特别是关于杜瓦瓶内部流体动态平衡的简化模型图，它用最少的线条勾勒出了复杂的涡流现象，非常有利于直观理解。这种视觉上的亲和力，大大减轻了阅读纯技术文献的心理负担。如果说有些专业书籍是冰冷的数据库，那么这本书在视觉呈现上，则更像是一位经验丰富的老工程师在白板上为你讲解难题，让人感到亲近且可靠。这使得原本严肃的物理过程，变得更容易被大脑接纳和消化。

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真正让我感到惊喜的是，这本书在谈论“贮运”这个环节时，视角一下子从实验室转向了商业和物流链。它没有止步于如何保持低温，而是探讨了在实际的冷链运输中，如何平衡成本、安全性和维护周期。其中有一部分内容专门讨论了小型化制冷循环系统在城市末端配送中的可行性分析，包括对振动、冲击和环境湿度波动的容错性设计。这让我意识到，低温技术早已不是只存在于大型科研机构的专利，而是已经深入到我们的日常生活中，比如医药品的冷链配送。作者对供应链中“冷损失”的经济学分析尤为精辟，他将技术问题转化为了商业决策，这对于我理解技术商业化路径具有非常重要的参考价值。它让我看到，一个优良的绝热方案，最终衡量标准是它在真实世界中的经济效益。

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这本书的书名听起来就充满了技术含量，我原本以为会是一本非常晦涩难懂的专业手册，没想到实际读起来体验还挺出乎意料的。它似乎更侧重于基础理论的建立，而不是直接堆砌那些让人头晕目眩的复杂公式。比如，它花了相当大的篇幅去探讨宏观现象背后的微观粒子行为，用非常生动的比喻来解释熵增定律在实际工程中的体现。我特别欣赏作者在描述热力学第二定律时所采用的叙事方式，简直就像在讲一个关于能量“不情愿旅行”的故事。读完第一章，我感觉自己对“什么是真正意义上的能量损耗”有了全新的认识，不再是教科书上冷冰冰的定义，而是可以感知到的、与环境息息相关的过程。那种深入浅出的讲解，对于我这种非科班出身，但对前沿科技抱有好奇心的读者来说，无疑是极大的福音。我甚至在思考，是不是很多日常生活中遇到的效率低下问题，都可以从这种基础热力学角度去重新审视和优化。

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