Сжижение - гелий
Cтраница 1
Сжижение гелия дает возможность получать температуры, близкие к абсолютному нулю. Такие низкие температуры в настоящее время необходимы для изучения свойств материи. При гелиевых температурах Камерлинг-Оннес в 1911 г. открыл явление сверхпроводимости у некоторых металлов, электрическое сопротивление которых падало до столь незначительной величины, что его невозможно было измерить самыми чувствительными приборами. [1]
Сжижение гелия представляет собой более сложную техническую задачу, чем сжижение водорода; этот процесс требует сложных приспособлений, вспомогательных средств и достаточно квалифицированных сил. Поэтому во всем мире существует небольшое число лабораторий, где получается гелий в жидком виде. [2]
Сжижение гелия впервые было осуществлено Камерлинг-Оннесом в 1908 г. Ш 1 ], применившим для этой цели предварительное охлаждение сжатого гелия жидким водородом. [3]
Для сжижения гелия могут быть применены: 1) цикл с дросселированием я предварительным охлаждением гелия жидким водородом и 2) цикл с адиабатическим расширением газа в детандере. В случае расширения газа с отдачей внешней работы отпадает Необходимость IB предварительном охлаждении гелия, поскольку охлаждение его до температур, при которых получается значительный дроссельный эффект, производится за счет детандирования. [4]
Технология сжижения гелия заключается в следующем. [5]
Метод сжижения гелия был открыт в / 908 г. Жидкий гелий используется в криогенной технике кок охладитель. [6]
При сжижении гелия, происходящем при 4 3 К, обычно используют жидкий водород при 20 К в роли приемника тепла; сжижение водорода можно производить, используя в качестве теплоприемяика жадкий воздух, но при этом процессом охлаждения должен быть охвачен слишком большой интервал температур - от 20 до 82 К. [7]
Поэтому для сжижения гелия требуется предварительное охлаждение его жидким водородом. Для экономии в водороде самое предварительное охлаждение производится жидким воздухом. Газообразный гелий под давлением в 35 atm попадает в змеевик, охлаждаемый жидким воздухом. Затем гелий поступает в двойную спираль и в расширительный вентиль. Не ожиженная часть гелия попадает в наружную часть двойной про-тивоточной спирали. Гелий представляет большую ценность; поэтому установка всегда работает в замкнутом цикле. Испарившийся гелий собирается в газгольдер, откуда снова поступает в компрессор. Установки для сжижения гелия являются очень редкими. В настоящее время они имеются в четырех лабораториях: в Лейдене, Берлине, Торонто и Харькове. [8]
Холодильные установки для сжижения гелия нуждаются в смазке, а смазка при сверхнизких температурах замерзает. Капица в своей машине для сжижения гелия устроил зазор между поршнем и цилиндром, дав возможность газу свободно вытекать через этот зазор. При утечке газ расширяется настолько быстро, что создается противодавление, мешающее вытеканию новых порций газа. [9]
 |
Принципиальная схема сжижения гелия методом дросселирования.| Процессы цикла сжижения гелия методом дросселирования. [10] |
Применение дросселирования для сжижения гелия осложнено тем, что его температура инверсии очень низкая ( Тинв 40 К), следовательно, для предварительного охлаждения гелия необходим жидкий водород. Для начального охлаждения применяют жидкий азот. [11]
 |
Принципиальная схема сжижения гелия методом дросселирования.| Процессы цикла сжижения гелия методом дросселирования. [12] |
Применение дросселирования для сжижения гелия осложнено тем, что его температура инверсии очень низкая ( Гинв 40 К), следовательно, для предварительного охлаждения гелия необходим жидкий водород. Для начального охлаждения применяют жидкий азот. [13]
Использование машины для расширения делает также возможным сжижение гелия без цикла предварительного охлаждения водорода, как это необходимо при использовании дроссель-эффекта. Необходимость во вспомогательном охлаждении полностью не исключается, поскольку в сжижителе, разработанном Капицей [121, 141], сжатый гелий перед входом в самый цикл гелия охлаждается жидким воздухом или азотом. Без этого было бы необходимо применять несколько детандеров. [14]
Выдающийся вклад в развитие и усовершенствование установок для сжижения гелия был сделан акад. Основные конструктивные решения, данные П. Л. Капицей, в частности для наиболее ответственного узла гелиевого детандера - цилиндра и поршня, остались неизменными до настоящего времени. [15]
Страницы: 1 2 3 4