制冷机打造“人类高质量”冰面 国产化研制速度加快
- 2021/12/31 13:47:34 23596
- 来源：仪表网
【仪表网 仪表产业】导读：冬奥赛场上最不可或缺的就是各式各样的冰，如何制出符合比赛要求的高质量冰面非常重要。在北京赛区，冬奥赛场上的15块冰面中有7块是通过二氧化碳跨临界直冷制冰技术制得的，这使得2022年北京冬奥会成了历史上首次大规模使用二氧化碳制冷剂的奥运会。
没错，二氧化碳确实是温室气体，但在制冷领域，它就成了环保的制冷剂。这里我们说的制冷指的是人工制冷，就是利用制冷设备，让想要冷却的物体温度降低到小于周围的环境温度。拿二氧化碳跨临界直冷制冰来说，就是让水温度降低，直到成为冰的状态。在人工制冷过程中，制冷剂的作用非常重要，它会在制冷设备中循环工作，起到热量传递的作用，我们经常听说的氟利昂就是一类十分常见的制冷剂。
二氧化碳作为制冷剂要在制冷机中循环，制冷机主要由压缩机、冷凝器(冷却器)、膨胀阀、蒸发器4个部分组成。
二氧化碳跨临界制冷循环在亚临界循环系统中，冷凝时的压力低于二氧化碳的临界压力；在跨临界循环系统中，二氧化碳在冷却器中处于超临界状态，定压放热，不发生完全的物态相变，在蒸发器中压力小于临界压力，此时，二氧化碳与周围环境进行换热，吸收热量，使周围环境温度降低。二氧化碳跨临界制冷循环系统压力高、压差大，对系统部件的强度要求很高，所以长期以来没有得到广泛应用。这次北京冬奥成功采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术完成7块冰面的制备，背后的技术支撑是压缩机、换热器和回热器等核心硬件的迭代升级，是科技硬实力的体现。看来，冬奥赛场上的冰不仅仅是最“快”的冰，更是科技含量高的冰。
制冷机是一种能够提供接近绝对零度环境的高端科研仪器，在凝聚态物理、材料科学、粒子物理乃至天文探测等科研领域广泛应用。商业上可以买到的温度低的制冷机，不需要液氦辅助就可以实现仅仅高于绝对零度0.01度的极低温，可以为量子计算机芯片提供用于维持量子态必需的极低温环境。
量子计算是当前世界各国科技竞争的主战场，制冷机为量子计算机的正常运行提供必要的极低温环境，是量子计算研究中不可替代的关键设备。目前，我国此类仪器完全依赖进口，是亟待攻破的关键核心技术。因此，研制国产制冷机迫在眉睫。
资料来源：蝌蚪五线谱、环球时报、百科
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