氦-4和氦-3及其应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

参考文献 5

第2章 液氦的获得及氦的热物性 6

2.1 液氦的获得方式及小型液化系统 6

2.1.1 Simon氦液化系统 6

2.1.2 卡皮查氦液化循环 8

2.1.3 采用G-M型低温制冷机的小型氦液化器 9

2.1.4 飞利普型氦液化装置 10

2.2 大型氦液化系统及液氦储存容器 11

2.2.1 Collins液化系统 11

2.2.2 具有两相膨胀机的氦液化器 12

2.2.3 高效率的氦液化器 13

2.2.4 具有四温度级制冷的氦液化器 13

2.2.5 具有冷压缩机的氦制冷机和液化器 14

2.2.6 液氦贮槽 16

2.3 液氦的性质与状态方程 17

2.4 维里型状态方程 19

2.5 氦的热物理性质 21

2.5.1 非临界区域氦的热物理性质 21

2.5.2 临界区域氦的热物理性质 26

2.6 氦的输运性质 28

2.6.1 非临界区域氦的输运性质 28

2.6.2 临界区域氦的输运性质 29

参考文献 30

第3章 超流氦的特性 31

3.1 超流氦的奇异特性 31

3.2 二流体模型 36

3.3 超流氦的物性 37

3.4 超流氦的获得 39

3.4.1 饱和态超流氦的获得方法 39

3.4.2 过冷态超流氦的获得方法 40

3.5 卡皮查热阻 45

3.5.1 卡皮查热阻的理论模型 45

3.5.2 卡皮查热导的计算 49

参考文献 52

第4章 超流氦的量子性质 54

4.1 玻色—爱因斯坦凝聚和“准粒子”的理论概念 54

4.2 声子和旋子 55

4.3 超流氦中的涡旋线 57

4.4 临界速度 60

4.5 超流氦中的量子涡旋 62

参考文献 65

第5章 液氦的流动和传热 66

5.1 液氦的流动 66

5.2 液氦中的稳态传热 70

5.3 液氦中的瞬态传热 76

5.4 液氦的流动沸腾传热 81

5.5 超临界氦传热和强迫对流瞬态换热 87

5.5.1 超临界氦传热 87

5.5.2 超临界氦强迫对流瞬态换热 96

参考文献 98

第6章 超流氦的流动与传热 101

6.1 超流氦的理想流体运动与传热方程 101

6.2 超流氦的黏性流体运动方程 102

6.3 超流氦的稳态传热 106

6.3.1 超流氦在不同形状流道情况下的最大热流密度 107

6.3.2 超流氦在不同状态下的最大热流密度 109

6.3.3 超流氦的强迫对流传热 113

6.4 超流氦的膜态沸腾与从膜态沸腾的回复 116

6.4.1 膜态沸腾的换热系数 117

6.4.2 膜态沸腾传热的理论模型 125

6.4.3 从膜态沸腾的回复 130

6.5 超流氦的瞬态传热 131

6.5.1 瞬态传热过程的分析 131

6.5.2 瞬态膜态沸腾传热 136

6.5.3 超流氦中的第二声波及流动中的瞬态传热 139

参考文献 142

第7章 氦-3的基本特性 145

7.1 氦-3的基本物理、化学特征 145

7.2 氦-3的获取 146

7.2.1 Li6中子俘获反应 146

7.2.2 氦-3／氦-4低温分离 146

7.2.3 未来氦-3的重要来源——月球 147

7.3 氦-3的相图及其基本特性 148

参考文献 149

第8章 氦-3的低温热力学性质 150

8.1 氦-3的气—液相平衡——饱和曲线 150

8.1.1 饱和蒸气压 150

8.1.2 正压密度 156

8.1.3 气—液饱和曲线上的其他性质 158

8.2 氦-3的气—液临界区性质 167

8.2.1 临界准则 167

8.2.2 氦-3的临界参数 169

8.2.3 临界点附近的比热容特性 171

8.3 氦-3熔化曲线上的热力学性质 172

8.3.1 熔化压力 173

8.3.2 熔化密度 178

8.3.3 膨胀系数和压缩系数 180

8.3.4 熔化状态下的比热容和熵 181

8.3.5 熔化曲线上氦-3的声速 181

8.4 氦-3的Joule-Thomson转化曲线 181

8.5 正常液体及气体氦-3的热力学性质 186

8.5.1 P-V-T状态性质 186

8.5.2 单相区比热容 194

8.5.3 声速 201

8.5.4 其他导出性质 205

8.6 氦-3的维里方程及系数 218

8.7 氦-3的T-S和P-H图 224

参考文献 227

第9章 氦-3的输运性质 233

9.1 氦-3的热导率 233

9.2 氦-3的黏度 238

9.3 氦-3的表面张力 245

参考文献 246

第10章 氦-3的超流特性 248

10.1 氦-3超流性的发现及意义 248

10.2 氦-3超流性的验证和解释 250

10.3 氦-3超流体的特征 252

10.3.1 氦-3超流体的相结构 252

10.3.2 氦-3超流体的微观特征 253

10.3.3 氦-3超流体的宏观流动及其热力学特征 253

10.3.4 超流氦-3的另外两个宏观现象 259

10.4 量子流体氦-3与氦-4的比较 260

参考文献 261

第11章 氦-4和氦-3的应用及相关前沿研究 263

11.1 超流氦流动冷却超导磁体 263

11.2 超流氦的相分离研究 266

11.2.1 空间相分离器的种类 266

11.2.2 多孔塞的工作原理 267

11.3 超流氦的空间应用 270

11.3.1 超流氦空间储存方式 270

11.3.2 超流氦的空间相分离系统 270

11.3.3 超流氦空间恒温器的结构设计 271

11.3.4 超流氦空间恒温器的热设计 272

11.3.5 超流氦空间恒温器内的液体晃动 272

11.3.6 超流氦特殊制冷装置 272

11.4 氦-4的前沿研究物理问题 273

11.4.1 与超流氦相变相关的前沿研究 273

11.4.2 固体中的超流特性研究 279

11.5 氦-3在低温制冷领域的应用 282

11.5.1 氦-3负压制冷 283

11.5.2 氦-3压缩制冷 285

11.5.3 氦-3／氦-4稀释制冷 286

11.5.4 回热式低温制冷 291

11.5.5 新型的氦-3低温制冷技术 294

11.5.6 以超流氦-3为工质的低温制冷机 296

11.6 氦-3的其他用途 296

11.6.1 理想的聚变能资源 296

11.6.2 氦-3核磁共振 297

11.6.3 制造氢的同位素H3 298

11.6.4 激光放大器工质 298

11.6.5 表面探针 298

11.6.6 寻找宇宙暗物质 298

11.6.7 氦-3同位素质谱仪测定技术 298

11.6.8 利用氦-3研究太阳的特征 299

参考文献 299