ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термостатирование при низких температурах из "Получение и использование низких температур " Область-низких температур имеет две характерные особенности. [c.48] В связи с этим на первый взгляд может показаться, что достижение любой температуры в этом интервале не представляет труда. Ведь получают же в энергетике температуры, отличающиеся от Го.с на сотни тысяч или даже миллионы градусов, и это не вызывает удивления. Однако достигнуть абсолютного нуля температуры, т. е. понизить ее от Го.с=300 К До Т=0 К, оказывается в принципе невозможнымВ этом и заключается вторая особенность области низких температур. По мере приближения к абсолютному нулю, как будет показано ниже, резко возрастает работа, затрачиваемая на отвод единицы количества теплоты. В пределе при Т- 0 К затрата работы /- оо. [c.48] Таким образом, область низких температур, с одной стороны, характеризуется сравнительно узким диапазоном температур, а с другой — чрезвычайно широким диапазоном изменения работы, затрачиваемой на их достижение. [c.48] Известно, что самопроизвольная передача теплоты происходит только в одном направлении от тел с более высокой температурой к телам с меньшей температурой. [c.48] Поэтому охладить любое нагретое тело до температуры окружающей среды не представляет труда процесс охлаждения будет происходить самонроизвольно. [c.49] Для осуществления охлаждения или термостатирова-ния используют электрическую, механическую или другую энергию. Однако не всякая энергия пригодна для ЭТИХ целей. Так, не удается использовать для этих, как, впрочем, и для других целей, огромную внутреннюю энергию окружающей среды, что легко можно показать на следующем примере. [c.49] Энергию, теоретически превратимую (при заданных условиях окружающей среды) в другие виды, принято называть эксергией. [c.50] В отношении механической, электрической и некоторых других видов энергии, которые в пределе полностью могут быть превращены в другие виды, понятия энергия и эксергия тождественны. Применительно к тепловому потоку, внутренней энергии и т. д. такой тождественности нет. [c.50] Говорить в общем случае о затрате энергии было бы неверно, потому что энергия не исчезает, а преобразуется в другие ее виды. Только эксергия может быть затрачена (а не только преобразована в другие виды энергии) вплоть до полного рассеивания ее в окружающую среду. [c.50] Таким образом, для получения или поддержания низких температур необходимо затрачивать определенное количество эксергии. Эта эксергия в итоге тратится на отвод теплоты от охлаждаемого или термостатируемого тела в окружающую среду. [c.50] Принципиальная схема установки и изображение процессов идеального обратного цикла Карно показаны на рис. 15. [c.51] Дальнейшее расширение происходит в изотермическом детандере IV. Оно сопровождается подводом теплоты 7о от охлаждаемого или термостатируемого объекта. [c.51] Суммарно подведенная в виде работы /мин и теплового потока энергия передается окружающей среде как тепловой поток д . [c.51] Применительно к рассмотренному нами циклу полученная эксергия есть не что иное, как эксергия теплового потока 7о при температуре Го, отведенного от термостатируемого объекта, или, другими словами, холод до, сообщенный термостатируемому объекту при температуре Го. [c.52] Величину (То—То.с)/То берут по модулю для того, чтобы затрачиваемая работа не получалась со знаком минус. В данном случае минус дроби (Го—Го.с)/Го означает, что работа для отвода теплоты до затрачивается. [c.53] На рис. 16 приведен график зависимости минимальной работы о1 температурного уровня То при отводе 9о —1 Вт. [c.53] Из графика видно ее воз- растание по мере приближения к абсолютному нулю. [c.53] При одинаковых до и То различных установок значе. ние г]е может существенно отличаться из-за неодинако, БОЙ эффективности технологических схем, различного совершенства оборудования и качества изоляции. [c.54] Если высококачественную изоляцию в современны условиях выполнить сравнительно легко, то создать на-дежно работающую установку, особенно криогенную, удается далеко не всегда. Обычно, чем термодинамически совершеннее установка, тем сложнее ее схема в конструктивное исполнение и тем дороже ее изготовление. Поэтому на практике при создании низкотемпера турных установок часто приходится принимать компромиссное решение. [c.54] Энергетические показатели рефрижераторов оказывают существенное влияние на их общую технико-экономическую характеристику. В качестве примера рас-, смотрим, как изменяется стоимость отвода о=1 кВт теплоты с температурного уровня 7 о=100 К в зависимости от масштаба установки. [c.55] Вернуться к основной статье