联系方式

18688937116

18688937116

当前位置 当前位置: 首页 >  新闻资讯 >  公司动态

转载:“温室气体”二氧化碳缘何成为冬奥制冰“主力军”?

所属分类:公司动态    发布时间: 2023-02-02    作者:湖北信安达工业气体有限公司

这届冬奥会,新技术频出。如二氧化碳跨临界直膨全热回收、二氧化碳超临界制冷技术……这些专有名词不容易读懂,但表达的含义却是类似:温室气体二氧化碳,成了冬奥的制冷“主力军”。南京工业大学化工学院副院长陈小强教授告诉记者,“温室气体”只是二氧化碳诸多“标签”中的一个,一旦变成液态形式,“温室气体”不仅不升温,还能在流动中带走热量,充当制冷剂。



“温室气体”制冰,首先得改变形态


二氧化碳最容易搜到的名词解释,大家都不算陌生:常温常压下是一种无色无味或无色无臭而其水溶液略有酸味的气体,也是一种常见的温室气体,还是空气的组分之一。近些年,伴随着“碳达峰”“碳中和”等节能减排目标的提出,二氧化碳更是在不少人心中直接与“升温”“变暖”等标签画上了等号。


这样一种“温室气体”,出现在冬奥场馆里制冰造雪,似乎有些幽默。但现实却是,通过先进的二氧化碳跨临界直膨全热回收方式,我国科研人员成功在国家速滑馆制出了“大冰场”,这也是目前世界上最先进环保的制冰技术,而且制冰能效大幅提升。


“温室气体”到底怎么制冰?南京工业大学化工学院副院长陈小强教授介绍,要了解二氧化碳制冰,首先要打破“温室气体”这一刻板印象。“二氧化碳在绝大多数时候是以气体的形式存在的,但是,如果给二氧化碳加压,那么它就会变成液态。液态的二氧化碳可以像我们日常见到的水等液体一样流动,在封闭的管道中,它可以成为热传导介质。”陈小强告诉记者,液态二氧化碳在流动中,能够作为一种能量传递介质,吸收并带走热量,从而让周围的温度降下来。


为了方便读者理解,陈小强用生活中最常见的降温方式举了个例子:如果我们想让一杯热腾腾的茶迅速降温,最好的方法莫过于将茶杯放置在冷水中。冷水带走了热茶的热量,茶水的温度便能下降。液态二氧化碳的“制冷”原理,最通俗层次的理解便与之类似。


可以循环使用,环保还节能


根据已经公开的信息,国家速滑馆“冰丝带”里的冰面面积为1.2万平方米,要制成这么大一块冰面,不得一天24小时拼命往管道中注入加压后的二氧化碳么?并不是这样。陈小强解释,二氧化碳制冰的过程是一个循环。“液态二氧化碳吸收走热量后,会变成部分气体,进入另一个压缩循环。气态的二氧化碳经过压缩机压缩,通过冷凝过程降低压缩二氧化碳温度,再减压液化。“这是一个封闭的体系,二氧化碳可以实现循环使用,不会排放到空气中。”


专家介绍,小到家用冰箱,大到商业冷库,所有制冷活动的核心都是制冷机。制冷机主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器4个部分组成,其中的关键物质就是制冷剂,不同的制冷剂制冷效果存在差异。


与过往的制冷剂,如氟利昂或者氨制冷剂相比,二氧化碳制冷优点突出。二氧化碳同时具有优良的热力特性、安全特性和环境特性,压缩过程的效率高,热回收时放热效率高,用于较高温度和较大温差需要的热回收时具有独特的优势。陈小强介绍,“二氧化碳制冰的过程相对更加稳定,利用二氧化碳跨临界直冷制冰技术造出来的冰面温差小,整个冰面硬度基本相同,利于运动员创造佳绩。”


日常生活中还不算常见制冷剂


不仅是制冰,在室外造雪方面,二氧化碳也“大显神通”。陈小强教授表示,二氧化碳制造冰雪的基础原理,依然是液态流动中对热量的吸收。“通过二氧化碳制冷以后,再加以新型优化的造雪设计,便能实现安全、高效、低成本、高品质的人工造雪。”


“利用二氧化碳来制冷,在我们的生活中并不算常见。”陈小强补充,目前家用的冰箱或是空调,部分采用的还是氟利昂、氨及其他环保型制冷剂。“夏天开空调,觉得不出冷风了。师傅上门后掏出一个中号的钢瓶子,里面装的就是制冷剂。”


但在化学实验室中,液态的二氧化碳已经被应用在很多方面。“平时我们会购买气体的二氧化碳,通过加压的方式将它变成液态。”陈小强介绍,液态二氧化碳可以在化学化工领域作为一种超临界流体使用,作为反应介质和萃取分离试剂用于聚合反应及中药有效成分提取等。