制冷与低温技术研究前言

制冷与低温技术在国民经济建设和国防建设中越来越得到广泛应用，包括在航天航空及空间探测开发、国防军事装备、信息技术、生命科学技术、交通和能源、科学研究、工业级日常成活等方面，展示了制冷与低温技术的广泛应用和推动社会进步的巨大作用。

以“制冷与低温科学技术研究前沿”为主题的香山科学会议第240次学术研讨会日前在北京召开，中国科学院理化技术研究所洪朝生院士、清华大学过增元院士、北京航空航天大学王浚院士担任会议的执行主席，来自制冷与低温、工程热物理、低温物理以及声学等不同学科领域40多位专家参加了会议。

会议就新型低温制冷技术热力学、低温制冷技术中的流动与传热传质学、低温制冷技术中的热动力学理论和非线性问题中心议题进行了讨论。

新型低温制冷方法、进展及展望

中科院理化技术所周远院士在“新型低温制冷方法、进展及展望”主题评述报告中，介绍了当取得重大进展的新型制冷方法及进一步发展需要解决的科学问题。

新型制冷方法包括脉冲管制冷、热声制冷、混合工质节流制冷以及吸附式制冷等。脉冲管制冷是一种完全消除了低温运动部件的新一代低温制冷方法，可以较好的解决可靠性问题，在进二十年左右的时间里得到飞速发展。发展进程中，中国和中国学者做出了重要贡献，开展了许多原创性的工质并取得了举世瞩目的成果。包括提出了双向进气流程、多路进气流程、多路进气流程以及双小孔脉冲管制冷流程等发明，同时建立和发展了脉冲管制冷工作机理的热声理论、热力学非对称效应模型以及数值模拟方法，得到了国际同行的认可和赞誉。热声制冷则是一种应用前景更为广阔的新型制冷方法，具有许多传统制冷方法无法比拟的优势。我国在该领域里取得多项令人瞩目的创新成果，包括发明并研制出了压比高达1.3的聚能性热声发动机（国际上为1.2左右）、首次突破液氮的完全无运动部件的热声制冷以及在冰箱制冷温区（-20度）COP达到1.5左右的高性能室温行波热声制冷机，将会极大的推动热声制冷技术的全面发展和工程化进程。热声制冷是热声效应在制冷中的应用，而利用热声效应则可以研制热声发动机或热声发电机。可以预期，热声制冷技术和热声发动机技术将成为国际制冷界和能源界里一个竞争白热化的重大研究前沿和热点，为了进一步推动脉动冲管制冷技术的工程化进展，特别推动具有前瞻性和战略性发展地位的热声技术的发展，需要对基于可压缩交变流动为基础热机和制冷机存在若干共性科学问题进行深入研究。

最后，周远院士提出了发展我国制冷与低温技术的建议，包括要大力加强基础研究、热物理测量传感器以及科学仪器的研制等，争取做出原创性研究成果，为我国今后可持续性发展做出实质性贡献。

讨论中，上海交通大学郑平教授对脉冲管制冷机中的回热器，发展新的可压缩气体多控介质模型，东南大学施明恒教授强调，要充分重视可再生能源在制冷与低温技术中应用，并提到基于微/纳米固体的半导体制冷技术是一个值得注意的方向。

中科院基础金择研究员强调，量子工程今后可能在信息技术方面有重大的发展和应用，而量子计算机和量子通讯这些量子技术的物理效应都是低温下才出现的现象，他们的大规模应用将极大地取决于今后是否可方便地提供经济、可靠的低温冷源。

新型低温制冷技术

浙江大学陈国邦教授作了“多级低频G-M型脉管制冷研究”的中心议题报告，介绍了多级G-M型脉冲管制冷的科技问题及其研究的主要思路，涉及的科学问题和关键技术包括：多级脉冲管制冷的流程及热力学设计方法；回热器在深低温（20K-1K）和交变流动状态下的热力学、流动和传热规律，以及提高交变低温回热器的科学途径；核在临界区的流动传热规律以及低温换热器的强化传热措施，环路直流生产的机理、抑制措施以及脉管内热自然对流的工作机理等，氦-3在全温区尤其是极低温区的基础物性数据及热力状态方程，最后指出，多级脉冲管制冷目前处于快速发展和激烈竞争阶段，我国在此方面已具有较好基础，但需继续深入研究，才能保持先进地位，为我国的低温技术发展做出应有的贡献。

中国科学院理化技术研究所梁惊涛研究员“高频脉冲管制冷研究的新进展及基础问题”的报告中，分析了高频脉冲管制冷在航天航空、国防军事以及民用市场中的应用前景和研究发展趋势，介绍了高频脉冲管制冷研究的最新进展，包括基础理论研究，基础实验研究以及应用研究三个主要方面的进展情况。

中国科学院理化技术研究所长李青研究员和中华科技大学郭方中教授在“热声现象、热声热机和热声网络理论”报告中，指出了传统平衡态热力学方法在揭示新型热机，热声热机所碰到的困难和遇到的挑战。介绍了将网络理论应用于回热式低温制冷机以及热声热机的思路以及回热器无源网络模型和有源网络模型，阐述了发展高频（KHZ以上）微型热声系统的应用前景，面临的科学问题以及可能采用的研究方法等。

中科院理化技术所戴巍博士和浙江大学邱利民教授在“热声制冷研究的最新进展”的报告中，指出热声热机的研究工作已经从原来依赖本征热力学不可逆性的驻波工作模式转向了内在热力学可逆行的行波工作模式上。最近热声发动机效率和压比的大幅度提高，热驱动室温制冷和深度低温制冷都取得突破性的进展，热声系统微型化的研究也有较大进展，这些研究进展有许多是中国提出并实现的，表明中国在热声研究领域已处于国际前列。