苏州私家园林出售:激光是怎样制冷和发热的?原理是什么?

来源:百度文库 编辑:神马品牌网 时间:2024/05/07 00:01:30

有两种形式的制冷机:一种是热交换器与制冷压缩机分离的,它的好处是制冷压缩机可以放在室外,特别适合于南方,压缩机的热空气排放在室外;另一种是热交换器与制冷压缩机做成一体的,它的好处是安装方便,整机既可以放在室内,也可以放在室外,比较灵活。

激光制冷
大家都知道激光有亮度高的特点,利用这个特点可以在极短的时间内在极小的范围内使被激光照射的物体接受到极高的能量.用这种技术可以进行金属焊接和施行人体手术等.而现在科学家们还能利用激光制冷,并把研究对象的温度降低到只有几微开(10-6K),已经非常接近绝对零度了.
激光冷却技术的原理可以用右图说明.图中激光束a和激光束b相向传播,光的频率相同,都略低于原子吸收光谱线的中心频率,即比原子的共振吸收频率低一些.现在考虑一个往右方运动的原子A,这个原子是迎着激光束b运动的,根据多普勒效应,这个原子感受到的激光束b的频率升高,即激光束b的频率进一步接近了原子的共振吸收峰值的位置.原子从激光束b吸收光子的几率增大.这个原子的运动方向和激光束a的传播方向相同,所以它感受到激光束a的频率减小,根据多普勒效应,这个原子感受到的激光束a的频率降低,即激光束a的频率进一步远离了原子的共振吸收峰值的位置,原子从激光束a吸收光子的几率减小.着意味着原子A将受到把它往左推的作用力,阻止它往右运动,即原子A的速度减慢.同样,图中向左运动的原子B将受到激光束a的推力,阻止它向左运动,运动速度也减慢.那么,用上下,左右,前后三对这样的激光束,就可以让朝各个方向运动的原子都减慢运动速度.而物体的温度正是由物体分子平均动能的标志,所以这种方法能够达到制冷的目的.目前,用这个办法已经可以把原子冷却到微开.

一、激光制冷原理:
激光的制冷原理就是要降低物体中分子的热运动。物体的温度与分子的热运动有关,分子运动月剧烈,则物体的温度就越高;反之,分子的热运动越慢,物体的温度就越低。激光是具有高能量的,,因为它发出的光粒子都是往同一个方向的,所以这些粒子相当的集中(即单位空间内所含有的粒子数多),当有激光射入物体内时,由于激光的粒子相当多,使得物体内的微粒相当拥挤,它们几乎不能像原来一样乱到处"动弹"剧烈运动。从而降低了分子的热运动,能量从原子到光子的转换能使原子冷却到绝对温度零上的百万分之一度弱,物体的温度也就降低了。
现在美国已经研制出了激光冷却机的样机,就是想利用光子使原子减速,达到冷却的目的。很多科学家都已经研制出了一些有成效的激光制冷机器。激光的冷却器是大有前途的,这也是人类科技进步所无法抵挡的。
二、激光发热原理 :
高频加热多数用于工业金属零件表面淬火,是使工件表面产生一定的感应电流,迅速加热零件表面,然后迅速淬火的一种金属热处理方法。高频加热设备,即对工件进行高频加热,以进行表面淬火的设备。
工件放到感应器内,感应器一般是输入中频或高频交流电(1000-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流,这种感应电流在工件的分布是不均匀的,在表面强,而在内部很弱,到心部接近于0,利用这个集肤效应,可使工件表面迅速加热,在几秒钟内表面温度上升到800-1000ºC,而心部温度升高很小。
高频加热频率的选择:根据热处理及加热深度的要求选择频率,频率越高加热的深度越浅。
  高频(10KHZ以上)加热的深度为0.5-2.5mm,一般用于中小型零件的加热,如小模数齿轮及中小轴类零件等。
  中频(1~10KHZ)加热深度为2-10mm,一般用于直径大的轴类和大中模数的齿轮加热。
  工频(50HZ)加热淬硬层深度为10-20mm,一般用于较大尺寸零件的透热,大直径零件(直径Ø300mm以上,如轧辊等)的表面淬火。高频加热表面淬火具有表面质量好,脆性小,淬火表面不易氧化脱碳,变形小等优点,所以激光加热设备在金属表面热处理中得到了广泛应用。激光加热设备是产生特定频率感应电流,进行高频加热及表面淬火处理的设备。