二氧化碳|物理不好 劝你不要点开这篇文章( 二 )



二氧化碳|物理不好 劝你不要点开这篇文章
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国家雪车雪橇中心,图片来源延庆区融媒体中心
通常来说,比赛用的冰场呈现出的白色是后期加工的,采用传统制冰技术制成的冰面其实也是透明的,需要使用专门的冰漆进行喷白处理 。
不过,直冷制冰的冰场并不需要冰漆喷白这个步骤,这是因为直冷制冰过程中,水冻成冰的速度非常快(采用传统制冰技术需要7天制成的冰场直冷制冰3天就可以制成),以至于水里的气泡来不及逸出就被封冻在了冰里,最终形成的冰面就自然呈现出了乳白色 。
跨临界是怎么回事?
最后我们来看“跨临界”要怎么理解 。
前面我们已经说了,二氧化碳作为制冷剂由来已久,但是早期的二氧化碳制冷采用的是亚临界循环系统,制冷效率较低,尤其是环境温度高时,二氧化碳的制冷能力就会大打折扣 。
那“亚临界”和“跨临界”中的“临界”是什么意思呢?
我们知道,物质可以在气态、液态、固态之间相互转换,而气体和液体两相平衡共存的极限热力状态就是其临界状态,此时的温度和压力分别称为临界温度和临界压力 。以二氧化碳为例,它的临界温度为31.1摄氏度,而临界压力达到了7.38兆帕 。
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|物理不好 劝你不要点开这篇文章
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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 。
【二氧化碳|物理不好 劝你不要点开这篇文章】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 。


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