ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сжижение гелия методом адиабатического расширения из "Глубокое охлаждение Часть 1" Капица была построена для Кэмбриджской лаборатории установка для ожижения гелия с детандером. [c.191] Эта установка перевезена в Институт физических проблем в Москве, где и работает в настоящее время. Аппарат, сконструированный П. Капица, значительно более эффективен, чем аппарат, использующий для охлаждения эффект Джоуля—Томсона, и значительно упрощает получение гелия для исследовательских целей. [c.191] Наиболее интересная часть аппарата. — это детандер для гелия, работающий при низких температурах. Конструирование и постройка детандера представляют ряд трудностей, которые удалось преодолеть и получить надежно действующую установку. [c.191] Принципиально в установке можно ожи-жать гелий без предварительного охлаждения, но в этом случае получился бы очень громоздкий аппарат, так как для ожижения I кг гелия потребовалось бы отнять 380 ккал. [c.192] Если же ввести предварительное охлаждение жидким азотом, кипящим под вакуумом при 65° К, то для ожижения 1 кг гелия достаточно отнять всего лишь 84 ккал, в ре-рультате чего размеры установки сокращаются примерно в 4 раза. Количество потребного жидкого азота при этом составляет 0,5 л на 1 л жидкого гелия, и поэтому в лабораторной практике выгодно примененне предварительного охлаждения жидким азотом. [c.192] На рис. 3-11 показана схема установки для ожижения гелия. Сжатый до 25—30 ата гелий входит по трубке 1 в теплообменник А и направляется в змеевик, навитый на цилиндрический сосуд М, для предварительного охл.аждения гелия жидким азотом, кипящим под вакуумом при 65° К. Одна часть гелия (28 м ч, или 87,5%) направляется в детандер Е, а после расширения и охлаждения до температуры Ш К, еще достаточно превышающей точку кипения гелия, проходит через теплообменники С, В и Л и снова возвращается по трубе 2 в компрессор. [c.192] Другая часть гелия (4 м ч, или 12,5%), пройдя теплообменник С и охладившись до температуры гелия, выходящего из детандера, проходит теплообменник О, дроссель 4 и поступает в сосуд 5, где частично ожижается при низком давлении. Для регулирования количества газа предусмотрен вентиль 3. Испарившийся при этом гелий снова проходит через теплообменники /) и С и присоединяется к газу, расширенному в детандере. Выпуск гелия производится через трубку, расположенную внизу с вентилем 7. [c.192] ДЛЯ гелия является величиной отрицательной, т, е. при дросселировании гелия при 7=65° к получается нагревание, а не охлаждение его. [c.193] Поэтому холодопроизводительность устано вки получается за счет расширения гелия в детандере и уменьшается на абсолютную величину дроссельного эффекта. [c.193] Следует отметить, что максимальный выход жидкого гелия может быть получен при некоторой оптимальной температуре гелия после детандера. Экспериментальным путем акад. П. Капица нашел, что оптимальная температура гелия после детандера состайляет 10° К. [c.193] Потеря тепла qi зависит от разности температур М на выходе из теплообменника В и характеризует совершенство теплообменника. [c.193] Детандер. Детандер рассчитан на 30 нм 1ч, диаметр поршня 31 мм, ход поршня изменяется от 35, цо 50 мм при числе ходов от 100 до 120 в минуту. Конструкция детандера такова, что при расширении поршень движется с максимальной быстротой, производит работу и затем медленно возвращается обратно в начальное положение. На рис. 3-12 дана схема механизма детандера Е (см. так ке рис. 3-13 и 3-14). Поршень детандера 13 соединен штоком 6 с поршнем 8 гидравлического цилиндра Я. [c.193] При расширении струя инжектируется через отверстие 9. При обратном ходе вода 13 с. я. Герш. [c.193] Поршень детандера (рис. [c.194] Материалом для изготовления детандера была выбрана специальная сталь Стейбрит марки Р8Т. Она сохраняет ударную вязкость при низких температурах и обладает малой теплопроводностью, что очень важно для уменьшения потерь холода. Из стали Стейбрит сделаны все детали, за исключением цилиндра, который выполнен из фосфористой бронзы. [c.194] Детандер расположен в центре аппарата, который окружен кожухом 16. Изоляция осуществляется путем высокого вакуума, достигаемого при помощи активированного угля 41. [c.194] Конструкция аппарата такова, что допускает выемку всех частей детандера для осмотра. [c.194] Вернуться к основной статье