基本介紹
- 中文名：臨界溫差
- 外文名：critical temperature difference
- 學科：物理學
- 套用：熱力工程、能源工程等
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臨界溫度的說明
每種物質都有一個特定的溫度，在這個溫度以上，無論怎樣增大壓強，氣態物質不會液化，這個溫度就是臨界溫度。因此要使物質液化，首先要設法達到它自身的臨界溫度。有些物質如氨、二氧化碳等，它們的臨界溫度高於或接近室溫，對這樣的物質在常溫下很容易壓縮成液體。有些物質如氧、氮、氫、氦等的臨界溫度很低，其中氦氣的臨界溫度為-268℃。要使這些氣體液化，必須相應的要有一定的低溫技術，以使能達到它們各自的臨界溫度，然後再用增大壓強的方法使它液化。
通常把在臨界溫度以上的氣態物質叫做氣體，把在臨界溫度以下的氣態物質叫做汽。臨界溫度物質處於臨界狀態時的溫度，稱為“臨界溫度”。降溫加壓，是使氣體液化的條件。但只加壓，不一定能使氣體液化，應視當時氣體是否在臨界溫度以下。如果氣體溫度超過臨界溫度，無論怎樣增大壓強，氣態物質也不會液化。例如，水蒸汽的臨界溫度為374℃，遠比常溫度要高，因此，平常水蒸汽極易冷卻成水。其他如乙醚、氨、二氧化碳等，它們的臨界溫度略高於或接近室溫，這樣的物質在常溫下很容易被壓縮成液體。但也有一些臨界溫度很低的物質，如氧、空氣、氫、氦等都是極不容易液化的氣體。其中氦的臨界溫度為-268℃。要使這些氣體液化。必須具備一定的低溫技術和設備，使它們達到它們各自的臨界溫度以下，而後再用增大壓強的方法使其液化。
熱力工程概念
火電廠超臨界機組和超超臨界機組指的是鍋爐內工質的壓力。鍋爐內的工質都是水，水的臨界壓力是:22.115MPa,臨界溫度是374.15℃ ；在這個壓力和溫度時，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的臨界點，爐內工質壓力低於這個壓力就叫亞臨界鍋爐，大於這個壓力就是超臨界鍋爐，爐內蒸汽溫度不低於593℃或蒸汽壓力不低於31 MPa被稱為超臨界。在工程上，也常常將26MPa以上的稱為超臨界。超臨界與臨界之間的溫差也叫臨界溫差，它是由物體的固有性質決定的，與物體所處的溫度壓強等均無關。
科研發現
在數值研究和估計駐波熱聲原動機與各種氦基二元混合氣體工作氣體的臨界溫差的工作中，科學家發現將氦（He）氣與其它常見氣體（即氬（Ar），氮（N2），氧（O2）和二氧化碳（CO2））在合適的壓力和摩爾組成下將臨界溫差降低到低於氣體混合物各組分的臨界溫差。此外，給出最小臨界溫度差氦氣的最佳摩爾分數隨著壓力增加而轉移到更大的值，並且當壓力增加超過2MPa時趨於恆定在約0.7。然而，隨著壓力增加到高於1.5MPa，最小臨界溫度差異稍微增加。此外，還發現氦氣氬氣混合氣體的最低臨界溫差為66℃左右，壓力範圍為1.5MPa-2.0MPa，氦氣摩爾分數為0.55-0.65。氦氣氮氣混合氣和氦氣氧氣混合氣體表現出幾乎相同的性能，兩者在1.0MPa-1.5MPa的壓力和約0.35-0.55的氦氣摩爾分數下都具有在59℃左右的最低臨界溫度差。對於所有測試氣體，氦氣二氧化碳混合氣體在0.5 MPa - 1.0 MPa的壓力下提供51°C左右的最低臨界溫差，氦氣的摩爾分數為0.15 - 0.40。
套用舉例
可以利用諸如廢熱和陽光等低質量熱源，這時需要具有低臨界溫差的熱聲原動機。臨界溫差可能會受到器件諧振器和堆疊通道內工作氣體種類的顯著影響。通常，氦氣作為工作氣體是優選的，因為其高聲速與高平均壓力一起將產生單位體積裝置的高聲功率。而且，向氦氣添加少量重氣可以提高熱聲裝置的效率。
