Гелий перенос тепла

Чистейший гелий — превосходный теплоноситель в ядерных реакторах с газовым охлаждением, так как обладает значительной теплоемкостью и не изменяется под воздействием ионизирующих излучений под давлением 70—100 ат гелий переносит тепло от активной зоны реактора к парогенератору. В среде гелия выращивают полупроводниковые кристаллы из кремния и германия, его используют в хроматографическом анализе в качестве газо-носителя. [c.108]

У всех жидкостей, кроме водорода и гелия, происходит увеличение теплопроводности с понижением температуры. Падение теплопроводности жидких Не и Н2 определяется резким влиянием уменьшения с . Теплопровод-ность всех газов уменьшается с понижением температуры, что в значительной степени определяется уменьшением средней молекулярной скорости и. Аномалии в изменении теплопроводности имеют место у сверхпроводников, теплопроводность которых значительно меньше, чем в нормальном состоянии при той же температуре. Это объясняется тем, что сверхпроводящие электроны перестают участвовать в переносе тепла тепло переносится только фононами. При этом теплопроводность уменьшается в сотни раз. [c.184]

Очевидно, установка одного экрана уменьшает перенос тепла в 2 раза, двух экранов — в 3 раза и т. д. Даже при высоком коэффициенте излучения можно значительно снизить тепловой поток путем установки большого числа экранов. В случае применения охлаждаемого до экрана (жидким азотом или другим хладагентом) вычисление тепловых потоков к экрану от наружной оболочки и от экрана к холодной зоне производится по формуле (167). При использовании азотного экрана с = 1Т К тепловой поток к сосуду с жидким водородом или гелием уменьшается примерно в 200 раз по сравнению с теплоизоляцией без экрана. [c.209]

На фиг. 1 показан перенос тепла различными газами (кислород, водород, гелий) при давлениях менее мм рт. ст. между медной поверхностью при 300° К и серебряной при 76° К [40]. Порядок расположения кривых соответствует теплоте адсорбции газов. Многочисленные теоретические и экспериментальные данные показывают, что теплота адсорбции газа на поверхности существенно влияет на так называемый коэффициент аккомодации газа по отношению к данной поверхности. [c.343]

Схема возможного комбинирования атомной электростанции с металлургическим комбинатом, на котором двухкамерным способом изготавливается губчатое железо. Теплоноситель-гелий, перемещаясь по замкнутому контуру, переносит тепло, выделяющееся при расщеплении ядер, в камеру, где получают газы-восстановители. В камеру сверху загружается кокс падая между трубами с горячим гелием, он превращается в смесь газов СО и СО2- Газы полностью восстанавливаются до СО, который направляется в камеру восстановления железной руды. Отходящие газы опять поступают в газогенератор. На выходе из газогенератора гелий имеет остаточную температуру около 850°С. Он направляется в теплообменник, где превращает воду в пар. Благодаря энергии пара вращается турбина и вырабатывается электрический ток. [c.263]

Благодаря сверхтекучести гелий II легко проходит через самые узкие капилляры и шлифы пробок, запирающих сосуды. По этой же причине, если один конец столба жидкого гелия II нагреть, то происходит очень быстрый перенос тепла, при котором нормальная компонента течет от более высокой к более низкой температуре, а сверхтекучая компонента течет обратным потоком сквозь первый. По количеству переносимой жидкости оба потока одинаковы, так что реального наблюдаемого течения жидкости не происходит. [c.107]

На записи изменения температуры, следующего за тепловым импульсом, всегда наблюдались два максимума. Если принять, что первый максимум соответствует температуропроводности в гелии II, то скорость, связанная с переносом тепла в гелии II весьма велика, так как термометр, даже при расстоянии в 1 м от нагревателя каждый раз отмечал повышение температуры не более чем через 0 01 сек. после теплового импульса. Никаких макси [c.335]

Перенос тепла через пленку в случае сосуда с перекрытой трубкой изображен на фиг, 181, б. Допустим, что верхний конец трубки находится при температуре выше Х-точки, а резервуар—при температуре ниже Х-точки. Тогда пленка гелия покрывает стенки трубки вплоть до того места, где они становятся достаточно теплыми, чтобы вызвать испарение пленки. Испаренный гелий, не имея выхода наружу, возвращается по трубке обратно в резервуар, где и конденсируется. Он приносит с собой в сосуд некоторое количество тепла, равное произведению количества выползшего гелия на разность теплосодержаний газообразного гелия при температуре испарения и жидкого гелия при температуре сосуда. [c.354]

Перенос тепла в гелии II. Энтропия гелия II определяется статистическим распределением квантов возбуждения. Поэтому при всяком движении жидкости, при котором газ> квантов возбуждения остается неподвижным, не возникает никакого макроскопического переноса энтропии. Мы приходим, таким образом, к весьма важному результату, что при течении сверхтекучей жидкости не происходит никакого переноса энтропии. Другими словами, сверхтекучая жидкость не переносит при своем движении тепла. Отсюда, в свою очередь, следует, что движение гелия II, в котором принимает участие только его сверхтекучая часть, является термодинамически обратимым. [c.403]

Перенос тепла движущейся нормальной частью жидкости представляет собой механизм теплопередачи в гелии II. Он имеет, таким образом, своеобразный конвективный характер и принципиально отличен от обычной теплопроводности. Всякая разность температур в гелии II немедленно приводит к возникновению в нем внутренних движений нормальной и сверхтекучей частей друг через друга при этом реального макроскопического течения, сопровождающегося переносом массы, в жидкости может и не быть. [c.404]

Обсуждение результатов. Все казалось бы на первый взгляд сложные закономерности, управляющие теплопередачей и термомеханическим эффектом, легко интерпретируются с помощью гидродинамических представлений теории Ландау. Применение уравнений гидродинамики к явлениям переноса тепла основано на предположении о том, что но направлению к источнику тепла двигается сверхтекучая компонента гелия П, обладающая нулевой энтропией. От теплорассеивающей поверхности движется, наоборот, нормальная часть жидкости, уносящая с собой выделяющееся тепло. [c.487]

Шервуд и Вюрц [151] исследовали диффузию водяных паров от одной плоской стенки к другой сквозь потоки воздуха, гелия и углекислого газа. Величины Ои определялись по замерам профилей концентраций и скоростей по оси прямоугольного канала. Как указывалось в предыдущих главах, сравнение переноса тепла и количества движения дает пределы значений [c.504]

Другое явление, связанное с механизмом переноса тепла в гелии II, — фонтанный эффект 2) (фиг. 8.24). Если трубку с пористой пробкой поместить в жидкий гелий II так, чтобы сопло выступало из гелиевой ванны, то при нагревании пробки со стороны сопла из последнего появляется струя жидкого гелия. [c.345]

На стр. 157 приведен предел воспламенения смесей паров перекиси водорода и воды при атмосферном и уменьшенном давлении. На рис. 62 и 63 показано влияние изменения природы и концентрации присутствующего инертного газа на предел воспламенения при общем давлении 200 мм рт. ст. 118]. Замена части водяного пара гелием, азотом или кислородом не изменяет предела воспламенения двуокись углерода оказывает известный тормозящий эффект. Истолкование этих данных затруднительно, так как роль инертного газа может быть обусловлена его теплоемкостью, отражающейся на температуре адиабатической реакции, теплопроводностью, влияющей на скорость отвода тепла из реакционной зоны, действием его на скорость, с которой образовавшиеся в реакции свободные радикалы могут уходить путем молекулярной диффузии, или эффективностью этого газа в отношении переноса энергии ири тройных соударениях. Вероятно, наиболее существенное значение имеет теплоемкость. Адиабатическая температура реакции предельного воспламеняющегося состава для системы перекись водорода—вода составляет, например, 780" при общем давлении 1 ат и 880° при 200 мм рт. ст. эти значения 1Ч)раздо ниже встречающихся в большинстве систем из топлива и окислителя. [c.380]

Одним из первых исследований, посвященных изучению данных механизмов в свободноконвективных течениях, является работа [95]. В этом экспериментальном исследовании осуществлялся вдув гелия сквозь пористую поверхность горизонтального цилиндра в окружающий воздух. Экспериментальные данные были получены при различных значениях массовой скорости вдува и температуры стенки. Результаты измерений показали, что при То = Тх плотность теплового потока в стенку не становится нулевой. Было установлено, что адиабатические условия достигаются в том случае, если температура стенки выще Тею на величину, которая зависит от массовой скорости вдува и может достигать 31,7°С. Аналогичные результаты были получены ранее, например в работе [94], при исследовании пористого вдува в пограничный слой при вынужденной конвекции в бинарной смеси гелий — воздух. На основании этой аналогии можно сделать вывод, что особенности экспериментальных данных для свободноконвективных течений также объясняются влиянием диффузии на перенос тепла, или эффектом Дюфура. В более поздней работе [82] проведен анализ этих эффектов в окрестности нижней критической линии горизонтального цилиндра для системы гелий — воздух. [c.396]

Приведенные на рис. 6.7.1 зависимости, полученные без учета эффектов Соре и Дюфура, показывают также влияние вдува на тепловой поток в случае, когда вдуваемый компонент легче окружающей среды. Сначала рассмотрим результаты для То/Т оо — 1 1 При умеренных массовых скоростях вдува подвод массы вызывает существенное снижение теплового потока. Это обусловлено увеличением выталкивающей силы при вдуве гелия (см. соотношение (6.7.8)). В случае Мв/Ма> выталкивающие силы, обусловленные переносом тепла и вдувом, действуют в одинаковом направлении, что приводит к возрастанию теплового потока. При увеличении скорости вдува происходит утолщение пограничного слоя и тепловой поток снижается. В случае Tq/Too = 3 наблюдается аналогичное явление, но значительно слабее выраженное. Это обусловлено малой величиной выталкивающей силы, обусловленной вдувом, по сравнению с термической выталкивающей силой, величина которой при большой разности температур сравнительно велика. [c.400]

Форполимеризации может быть проведена в присутствии воды [7], которая хорошо переносит тепло,. Однако вследствие более низкой вязкости воды по сравнению с полимерной фазой перемешивание в органической фазе становится менее интенсивным. В этом случае для образования продукта, подобного получаемому блочной форпо-лимеризацией по содержанию гель-фракции и размерам частиц каучука, необходимо увеличить интенсивность или продолжительность перемешивания. [c.252]

Если мы имеем два сосуда с Гелием, соедхшенные капилляром, причем левый более нагрет, чем правый, то гелий не протекает из одного сосуда в другой, если между ними достигнуто механическое равновесие. Но это отсутствие движения только кажущееся. В действительности здесь происходит два движения сверхтекучее движение по направлению от холодного сосуда к теплому и движение фононов и ротонов, нормальное движение, от теплого сосуда к холодному. Легко видеть, что при этом происходит громадный перенос тепла. Ведь при течении сверхтекучей н идкости никакого переноса тепла не происходит. Ведь тепло — это тепловое движение. Все это тепло сидит в фононах и ротонах, которые движутся слева направо, от правого же к левому сосуду движется жид- ость, не приносящая с собой никакого тепла, и одновременное наличие двух потоков приводит к совершенно исключительной техшопроводности гелия. [c.16]

СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ — свойство жидкого гелия протекать без заметной вязкости через узкие капилляры. Сверхтекучее состояние изотопа Не возникает в результате перехода второго рода (Я-перехода) при критической т-ре 2,172 К. Если т-ры низки, изотоп He представляет собой квантовую Бозе-жидкость, слабо возбужденное состояние которой можно представить как совокупность элементарных возбуждений (квазичастиц) — фононов и ротонов. Тепловое движение в нем описывается в основном фононами (квантами звука) с энергией е = ср, где с — скорость звука р — импульс фонона. Влияние ротонов проявляется при т-ре более 0,6 К. Их энергия е = Д + + (Р — Ро) /2(л, где Д — минимальная энергия ротона = 1,92 X X 10 смг - — импульс, при котором энергия ротона равна Д = 8,65 К л = 0,16 — эффективная масса ротона ( 4 — масса атома Не). Из такого энергетического спектра следует, что существует отличная от нуля критическая скорость течения, ниже которой жидкость движется без трения, и появление в ней новых возбуждений энергетически невыгодно. Сверхтекучий гелий условно разделяют на два не взаимодействующих между собой компонента — нормальный, связанный с фононами и ротонами, и сверхтекучий. Движение нормального компонента, как и обычного газа, носит вязкий характер. Свертекучий компонент движется без трения и без переноса тепла. С явле- [c.349]

Катарометр является детектором, чувствительным к изменению концентрации проходящих через него газов. Механизм теплопе-реноса в ячейке этого детектора довольно сложен и слагается из переноса тепла нити катарометра газовым потоком к стенке ячейки, а также из естественной и принудительной конвекции, излучения и теплопередачи через металлические контакты. При использовании гелия или водорода в качестве газа-носителя можно пренебречь всеми из перечисленных путей отвода тепла, кроме переноса его газом к стенке ячейки. Сделав это допущение, можно считать, что сигнал детектора пропорционален концентрации определяемого компонента в газе-носителе. При этом сигнал детектора лишь незначительно зависит от скорости потока, по крайней мере в области реально применяемых ско- [c.27]

Скорость отвода скрытой теплоты кристаллизации. Если к растущей грани подводятся, помимо пара основного вещества, посторонние (инертные) газы, то создаются принципиально новые условия роста по сравнению со случаем, когда кристалл растет только в присутствии пара основного вещества. Инертный газ часто вводится для ускорения процесса переноса основного вещества. Но при этом меняются условия переноса тепла в системе, что крайне существенно, ибо отвод тепла необходим для осуществления кристаллизации. Отвод тепла от фронта кристаллизации возможен, во-первых, через газовую фазу (излучение, теплопроводность и др.), во-вторых, через твердую фазу — через кристалл и подложку. Принято считать, что по мере увеличения отдачи тепла через газовую фазу кристалл будет стремиться вытянуться в направлении газового объема, т. е. перпендикулярно подложке. Кремхеллером было найдено, что при малой скорости транспортирующего потока гелия сульфид цинка растет в виде стержня (Н > О), при большой — в виде пластинки (й > О). [c.621]

Кеезом [489[ открыл в 1928 г., что при охлаждении до 2,18° К (>.-точка) жидкий гелий переходит из обычного состояния Не в другую модификацию Hell, которая обладает рядом замечательных свойств. Наиболее характерное свойство — сверхтекучесть, которую впервые обнаружил и изучил П. Л. Капица [28 ], уже рассматривалось на стр. 102. Этим не ограничиваются особенности гелия II. Кеезом [490[ нашел, что гелий II обладает исключительно высокой теплопроводностью, которая в сотни раз превосходит теплопроводность металлов и, как выяснили дальнейшие исследования, объясняется конвекционным переносом тепла сверхтекучей компонентной гелия II, а не обычной передачей энергии от частицы к частице. В. П. Пешков [495[ обнаружил своеобразное распространение звука в гелии II. Обыкновенная звуковая волна сопровождается в нем другой, которая распро- [c.246]

Уменьшить перенос тепла излучением можно также путем установки в изоляционном пространстве металлического экрана. Особенно большой эффект достигается при охлаждении экрана выходящим из сосуда холодным паром. Расчет показывает, что в шаровом сосуде емкостью 4000 л (диаметр 2 м), изолированном слоем перлита в 0,5 л, установка охлаждаемого паром экрана позволяет снизить потери в случае жидкого водорода с 0,62 до 0,24% в сутки, а в случае жидкрго гелия с 7,7 до 0,70% в сутки. [c.406]

Доунт и Мендельсон рассмотрели другую возможность переноса тепла вместе с переносом массы в гелий II, а именно, посредством жидкого слоя, движущегося подобно поверхностной пленке [c.334]

Тепаоеодержание гелия II. Опыты, изложенные в параграфах 1 и 2, однозначно устанавливают характер двух противотоков в гелии П, посредством которых и переносится тепло. Следующий шаг должен быть сделан в направлении выяснения их природы. Совершенно естественно, что если стремиться объяснить теплопередачу гелия II с помощью именно такой картины, то надо допустить, что оба потока находятся в кардинально различных энергетических состояниях. Такая постановка проблемы принадлежит Капице, который и разрешил ее экспериментально в очень простой и изящной форме [16], [c.457]

Общие замечанвя. До самого последнего времени во всех р аботах мерилом способности гелия II переносить тепло служила величина к, определенная из классического соотношения [c.471]

Введевие. Во многих работах но гелию II содержится предположение о том, что аномально высокая теплопередача обязана своим происхождением существованию пристенных слоев, вдоль которых и осуществляется особенно легко перенос тепла. При этом предполагается, что свободный, или, как его еще называют, массивный , гелий не обладает этими особыми свойствами, в связи с чем его способность переносить тепло мало отличается от [c.495]

Указанные явления связаны с необычным характером переноса тепла в сверхтекучем гелии. Теплопередача в НеП носит своеобразный конвективный характер и принципиально отличается от обычной теплопроводности. Перенос тепла осуществляется только нормальной компонентой, поскольку энтропия сверхтекучей компоненты равна нулю. Но через тонкий капилляр движется в основном лишь сверхтекучая часть, не переносящая тепловой энергии, по этой причине и появляется механо-калорический эффект. [c.7]

При работе с жидким гелием иногда наблюдается одно неприятное для термометрии явление. Если узкую трубку опустить открытым концом в жидкий гелий, а другой конец ее оставить при комнатной температуре, то при определенных условиях в трубке возникнут термоакустические колебания. При этом среднее давление на теплом конце трубки будет заметно выше, чем на холодном. Колебания поддерживаются за счет энергии, подводимой к гелию в процессе переноса тепла от теплых частей трубки к холодным. В некоторых случаях теплопередача может быть столь значительной, что жидкий гелий быстро испаряется. Клемент и Гэфни (Исследовательская лаборатория морского ведомства США), изучая это явление, обнаружили, что в трубке, имеющей вакуумную рубашку, колебаний не возникает. Так, например, в тонкостенной трубке диаметром мм, имеющей плохую тепло- [c.140]

При использовании высоковакуумной изоляции тепловая энергия от поверхности при 300° К к поверхности с температурой 90° К или ниже передается почти исключительно за счет теплового излучения. Понижение температуры холодной поверхности ниже 90° К практически не влияет на величину лучистого теплопритока, так как значение 300" гораздо больще ОО . Однако, когда граничные температуры равны 77 и 20 или 4° К, даже небольшое количество остаточного газа (водорода или гелия) будет переносить значительную часть общего количества тепла. Если поверхности с температурами 300 и 90° К или ниже находятся на расстоянии в несколько сантиметров, то замена высокого вакуума вакуумно-порощковой изоляцией уменьшит теплоприток за счет уменьшения лучистого переноса тепла. Это справедливо, конечно, для поверхностей, имеющих практически достижимую степень черноты, равную 0,01—0,02. Если же удастся получить более низкие [c.243]

К числу уникальных явлений принадлежит также механизм переноса тепла в жидком гелии II. Результаты простых экспериментов по измерению теплового потока показывают, что теплопроводность жидкого гелия II превосходит теплопроводность меди, тогда как обычные жидкости имеют малую теплопроводность. Кроме того, если в какой-либо точке ванны с жидким гелием II возбудить тепловой импульс, то температурная волна будет распространяться по жидкости с конечной скоростью, причем температура жидкости, по которой прощла волна, останется неизменной. Это явление во. многом аналогично распространению механических возмущений, т. е. звуковых волн, в упругой среде. Вследствие этой [c.344]

Заряженные частицы перемещаются в растворе под влиянием электрического поля с различной скоростью. Уже в первой половине нашего столетия для этого явления было введено понятие "электрофорез" или "электрический перенос". Различие скоростей перемещения может быть обусловлено двумя причинами (а) различные молекулы несут на себе различные заряды и поэтому при наложении электрического поля могут ускоряться в различной степени (б) их перемещению препятствует различающееся по величине сопротивление трения. В простейшем случае разделительная среда (раствор электролита) находится в трубке. Из-за отвода Джоулева тепла на практике зачастую наблюдается искажение зон за счет различных плотностей электролита и конвекционных потоков. В случае классического электрофореза применяются гели или полоски бумаги, пропитанные электролитами для того, чтобы уменьшить помехи, вызванные конвекцией, а также чтобы увеличить сопротивление трения макро-молекул с незначительными различиями в зарядах и тем самым усилить эффект разделения. Использование полиакриламидного гель-электрофореза (ПААГ-электрофореза) позволяет проводить эффективное разделение молекул ДНК и белков. Благодаря изменению степени сшивания геля может быть оптимизирована производительность разделения. При использовании гель-электрофореза белков, денатурированных додецилсульфатом натрия (ДДСН), возможно непосредственное определение их молекулярной массы. Разделение в этом случае основано исключительно на затруднении миграции пробы через гель (без геля все денатурированные додецилсульфатом натрия белки перемещаются с одинаковой скоростью). [c.5]

Предположим далее, что мы заставляем протекать гелий-П через ту же узкую щель под действием некоторой разности уровней, соответствующей некоторому давлению р. Мы знаем, что через узкую щель гелий-П может протекать только в другом энергетическом состоянии, т. е. он переносит с собой некоторое количество тепла. В связи с этим получается некоторая разность температур, и количество тепла можно подсчитать, так же как и затраченную работу. Таким образом количество тепла можно определить из опытов с разностью уровней. Если при данной разности температур количество тепла окажется такое же, как в предыдущем опыте, то следовательно процесс будет вполне обратимый. Если результаты опытов нанести на график в виде зависимости количества тепла от разности уровней и от разностр температур, то все точки хорошо укладываются на общую прямую. [c.11]

Такой характер изменения q" можно объяснить, рассматривая соотношение (6.7.27). При То >Тоо кондуктивная составляющая q" положительна. Действует ли составляющая q", обусловленная эффектом Дюфура в одинаковом или противоположном направлении с кондуктивной составляющей, зависит от знака произведения б Шд. Для газов легче воздуха (типа гелия) величина кт отрицательна. Если газ вдувается с поверхности, его концентрация наиболее велика на стенке. В таком случае производная дтл/ду отрицательна. Из соотношения (6.7.26) следует, что значение тд в общем положительно. Следовательно, члены, обусловленные эффектом Дюфура, дают отрицательн ый вклад в плотность теплового потока на стенке. С увеличением /(0) как Шд, так и вклад, обусловленный эффектом Дюфура, возрастают. При некотором значении /(0) кондуктувная составляющая и диффузионная составляющая, вызванная эффектом Дюфура, взаимно уничтожаются и плотность теплового потока на стенке становится равной нулю. При дальнейшем возрастании параметра вдува эффект Дюфура полностью доминирует и тепло переносится от жидкости к стенке даже в случае То>> Too. [c.399]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология