液氦制冷板(氦制冷原理)

1. 氦制冷原理

液氦是在极低温度下气态氦转变为液态氦。由于氦原子间的相互作用（范德华力）和原子质量都很小，很难液化，更难凝固。

氦在通常情况下为无色、无味的 气体； 熔点-272.2°C(25个 大气压)， 沸点-268.785°C； 密度0.1785克/升，临界温度-267.8°C，临界压力2.26大气压；水中溶解度8.61厘米³/千克水。氦是唯一不能在标准大气压下固化的物质。液态氦在温度下降至2.18K时(HeⅡ)，性质发生突变，成为一种 超流体，能沿容器壁向上流动， 热传导性为铜的800倍，并变成 超导体；其比热容、表面张力、压缩性都是反常的。

液氦在一个大气压下密度为0.125 g/mL。

氦有两种天然 同位素：氦3、氦4，自然界中存在的氦基本上全是氦4。

普通液氦是一种很易流动的无色液体，其表面张力极小， 折射率和气体差不多，因而不易看到它。液态4He包括性质不同的两个相，分别称为HeⅠ和HeⅡ，在两个相之间的转变温度处，液氦的密度、电容率和比热容均呈现反常的增大。

2. 无液氦制冷机

是氮气。

氮气是用于保持超导体处于低温的，是保持超导材料需要的低温环境的最佳选择。每一车载强磁单元上分别装有一台液氦及一台液氮压缩制冷机。液氮压缩制冷机的作用是将冷却超导线圈外部隔热板的液氮制冷剂重新冷却，保持-196℃低温液氮状态。

3. 氦循环制冷

1、雪人股份：公司在氦气压缩机研发领域已有项目突破，其中“HE26L766NW型氦气喷油式螺杆压缩机”已入选国内首台(套)重大技术装备名单。

2、和远气体：公司提供氦气、氮气等特种其他。2019年特种气体产品中氦气占比约24%，公司有相关专利。公司特种气体高纯氢气、高纯氦气以及氧气、氮气、氩气均早已用于半导体、芯片、集成电路方面，有客户有收入。

3、深冷股份：公司已具备氦气提取与液化等成套装备的设计、制造一站式解决方案提供能力，计划与气源方共同投建氦气提取、精炼与液化装置，公司拥有天然气提氦技术，氦气液化技术。

4、凯美特气：公司电子特种稀有气体项目已生产出合格产品99.9999%氦气,该项目氦产量144000Nm3/年。

5、金宏气体：公司2019年电子特种气体营收占比34%，达3.9亿元。公司主要特气产品中包括氦气、超纯氨等，其中氦气的市占率约为2.57%。

6、中泰股份：公司目前拥有大型LNG工厂氦气提纯装置研制等7项研发项目；深耕深冷技术在工业气体提纯、净化、分离环节的应用，公司具备氦气制取的技术储备，并已有成熟的氦气制取装置核心设备的业绩，目前公司氦气领域主要应用于制取环节；为中科富海氦制冷机提供了全套板翅式换热器，板翅式换热器是深冷技术的核心设备。

7、昊华科技：全资子公司黎明院、光明院和西南院通过外购国外氢源，经提纯、分装销往国内客户端使用，高纯氦气满产满销。旗下光明研究院拥有氮、氦气产能1000吨。

8、国新能源：大股东国新能源集团2018年7月与中科院理化所及中科富海签订了三方合作协议，涉及氦资源开发等领域。

9、华特气体：公司销售的半导体其他中包括高纯氦气，用于半导体的高纯度氦气是公司纯化生产的，销售的普通氦气是外购的。

10、杭氧股份：公司销售的氦气产品是自产的，公司投资的空分设备中部分具备提取氦气的能力。

4. 液氦制冷剂

液氮的工业用途如下：

（1）迅速冷冻和运输食品，或制作冰品；

（2）进行低温物理学的研究；

（3）在电子工业中用干燥的氮气吹洗硅片，可保持硅片的干燥与清洁。在大规模集成电路生产工序，可以用高纯氮作化学反应气的携带气、惰性保护气和封装气等。

（4）液氮用于金属的过度配合或静配合的装配，避免了高温氧化，可以保持零件表面的光洁度。用液氮泡过的零件加工后可延长磨损寿命。金属切削时用液氮冷却具寿合长，表面光洁度高等优点。

（5）可作制冷剂，用来迅速冷冻生物组织，防止组织被破坏。

（6）氮气在冶金工业中主要是作保护气和吹扫气。在轧钢和金属热处理的过程中，由于氮气的保扩，减少金属的高温氧化，使表面光洁。在有色金属冶炼炉中充入氮气，可以降低氧量和温度，减少氧化，提高产品纯度。用氮气吹扫钢水，使钢中的氢含量降低，提高产品的强度。在高炉开工时吹入86%的氮气，可降低焦炭消耗，延长使用寿命。

5. 液氦制冷原理

氮气膨胀制冷，原理是对氮气进行加压，然后绝热膨胀吸热制冷。

1、液氮食品速冻原理：

食品速冻一般是指运用现代冻结技术，以液氮为冷媒， 将食品温度降低到其冻结点一下的预期低温。使其所含的全部或大部分水分随着食品内部热量的外散而形成合理的微小冰晶体。

2、液氮速冻食品的优点：

(1)液氮无毒，且对食品成分呈惰性，再者，由于替代了从食品中出来的空气，所以可以在冻结和带包装冷藏过程使氧化变化降低到最小限度。

(2)液氮可与形状不规则的食品的所有部分密切接触，是热阻力降低到最小限度。

(3)冻结食品的品质高。由于液氮和食品直接接触，以200K以上的温差进行强烈的热交换，故冻结速度极快，每分钟能降温7-15K。食品内的冰结晶细小而均匀，解冻后食品质量高。