Водород хладагент

Под небольшим давлением газа (гелия или водорода) хладагент подают из сосуда Д>ю а по переливной трубке, заключенной внутри вакуумированной наружной Трубки. Хладагент попадает в объем, ко-тор >ш окружен экраном, охлаждаемым жидким азотом (см. рис. 3.3). Объем для хладагента ("ванну") следует предварительно охладить также жидким азотом, чтобы снизить количество хладагента, необходимое для заливки криостата. Жидкий и газообразный азот должны быть затем удалены из этой ванны, например, продувкой газообразным гелием (водородом). [c.43]

Наибольшее распространение в практике получили установки, рабочими телами которых являются метан (природный газ), воздух (азот, кислород), водород и гелий. По наиболее часто используемому диапазону температур кипения этих хладагентов установки условно называют установками азотного уровня (температуры 65 — 80 К), водородного (14 — 25 К) )или гелиевого (1—5 К). [c.325]

Весьма актуальными также являются проблемы криогенной техники, связанные с созданием сверхпроводящих материалов и использованием различного криогенного оборудования резервуаров для хранения сжиженных газов и других емкостей, миниатюрных холодильных газовых машин, криогенных насосов, рабочие поверхности которых, охлаждаемые хладагентами (жидкие азот, водород, гелий), позволяют вымораживать практически все газы из откачиваемого объема и получать вакуум выше 10 мм рт. ст. Важны также низкотемпературные исследования материалов, используемых в ракетно-космических системах, элементы которых, подвергающиеся во время службы действию статических и динамических нагрузок, вибраций, изгибных колебаний и т. д., работают в весьма широком диапазоне температур, начиная с очень низких и включая температуры, близкие к температуре плавления материала. [c.187]

Методика испытаний при температурах ниже —196° С значительно сложнее, поэтому к аппаратуре для испытания при очень низких температурах предъявляются особые требования. Во-первых, поскольку при сверхнизких температурах теплоемкость всех материалов ничтожна, а скрытая теплота парообразования жидких водорода и гелия достаточно мала, то тепловое равновесие в ванне для испытаний устанавливается очень быстро. Поэтому детали установки, находящиеся в контакте с хладагентом, необходимо изготавливать из материалов с наименьшей теплопроводностью, обеспечивающих постоянство температуры в процессе проведения эксперимента. Во-вторых, в силу дефицитности жидкого гелия и водорода нужно принимать специальные меры, уменьшающие расход охладителя, а также следует ограничивать рабочий объем ванн. [c.188]

В течение многих лет механические свойства алюминиевых сплавов достаточно подробно исследованы при температурах вплоть до 77 К [1—3], а в последние годы опубликовано много данных по свойствам при 20 К при испытаниях в среде жидкого водорода в качестве хладагента [4—7]. Однако имеются очень ограниченные сведения о свойствах алюминиевых сплавов при 4 К (температура жидкого гелия). Единственный сплав, который был достаточно подробно исследован при этой температуре до 1966 г.,— это сплав 5083 [8]. [c.145]

Хорошим, удобным в обращении хладагентом для получения температур ниже —196 С является жидкий неон (Ne). При одном и том же объеме жидкости неон обеспечивает в 3,3 раза более низкую температуру, чем водород, и в 41 раз, чем гелий. Однако неон — дефицитный и дорогой газ, техника его сжижения еще недостаточно освоена. [c.307]

Большое распространение получили криостаты второго типа. На рис. 28 показан криостат, минимальная температура которого составляет от —253 до —271 °С. При температурах до —253 °С в качестве основного хладагента используют жидкий водород, до —269 °С и ниже — жидкий гелий. [c.310]

В качестве хладагентов при температурах ниже 77 К обычно используют жидкие водород и гелий. [c.59]

Для проведения испытаний ударной вязкости при низких температурах применяют копры двух типов. К первому, наиболее распространенному, относят копры обычного типа, у которых система нагружения вынесена за пределы холодильной камеры. Второй тип копра представляет собой специальную установку с размещением системы нагружения внутри холодильной камеры. Испытания при температуре до 20 К проводят на обычных копрах, а для испытаний при 4 К применяют специальные. При использовании обычных стандартных копров необходимо обеспечить минимальную продолжительность от момента извлечения образца из термокамеры до проведения опыта, а также поддержание постоянства температуры образца в течение этого времени. Для сохранения температуры образца его обматывают ватой, тонкой бумагой или поролоном. Для испытаний при температуре кипения жидкого водорода образец должен быть помещен в бумажный контейнер, в верхней части которого предусмотрена прорезь для заполнения его жидким хладагентом (рис. 2.38). [c.60]

Для осуществления рабочего процесса тепловой трубы необходимо, чтобы ее фитиль оставался все время насыщенным жидкой фазой теплоносителя. К настоящему времени сконструированы трубы с различными теплоносителями от криогенных жидкостей До жидких металлов. По этому признаку тепловые трубы можно подразделить на криогенные, трубы для умеренных температур и жидкометаллические. Границей между криогенными и трубами для умеренных температур является 122 К, а между трубами для умеренных температур и жидкометаллическими температура 628 К. Эти границы логически обоснованы, так как 1) нормальные точки кипения так называемых постоянных газов таких, как водород, неон, азот, кислород и метан, лежат ниже 122 К, 2) точки кипения таких металлов, как ртуть, цезий, натрий, литий и серебро, лежат выше 628 К, 3) обычно все применяемые хладагенты и жидкости такие, как хладон, метанол, аммиак, вода, кипят при нормальном атмосферном давлении при температурах между 122 и 628 К- Кроме того, из наблюдений было установлено, что для большинства рабочих тел свойства, оказывающие наибольшее влияние на эффективность тепловой трубы, особенно благоприятны в окрестностях нормальных точек кипения жидкостей. Нормальные точки кипения некоторых жидкостей и целесообразные интервалы температур упомянутых классов тепловых труб указаны на термометре с логарифмической шкалой, изображенном на рис. 1.3. [c.17]

При испытаниях на кручение до температуры 77° К используется криостат (см. рис. 1) с добавлением второго днища и бокового выреза для установки образца и заливки хладагента. С переходом к температурам жидкого водорода или гелия конструкция криостата значительно усложняется. Изменения в испытательной машине касаются только штанг, крепящих образец. [c.122]

В качестве хладагентов широкое распространение получили фреоны — метан и этан, в которых водород полностью или частично заменен хлором и фтором. [c.275]

По сравнению с обычным каскадным холодильным циклом с разными хладагентами в каскадах конструктивно проще однопоточный каскадный цикл глубокого охлаждения, предложенный А. П. Клименко [21]. Обладая термодинамическими преимуществами каскадного цикла, он также прост, как дроссельный регенеративный цикл. В качестве хладагента в цикле используется многокомпонентная смесь предельных углеводородов (можно применять и другие хладагенты, например, смеси фреонов). Для снижения температурного уровня цикла в смесь можно добавлять азот, неон, водород, гелий. Состав смеси выбирают таким образом, чтобы он соответствовал условиям теплообмена при минимальных разностях температур. [c.111]

На практике очень мало веществ, помимо инертных газов и молекулярного азота, достаточно инертны химически, чтобы их можно было использовать для матричной изоляции активных частиц. При получении жесткой матрицы необходима температура, не превышающая одной трети температуры плавления матричного вещества, например 9 К для неона, 29 К для аргона, 40 К для криптона, 55 К для ксенона и 26 К для азота. Так как наиболее низкая температура, достижимая при использовании жидкого азота в качестве хладагента, составляет 63 К (тройная точка азота), для большинства матричных веществ необходимо применение жидкого водорода или жидкого гелия. Последние могут быть использованы соответственно в интервалах 12-33 и 2 - 5 К под определенным давлением, регулированием которого поддерживают нужную температуру хладагента. Необходимость использования столь низких температур ограничивает развитие метода матричной изоляции. [c.10]

Хранение жидких гелия и водорода. Простые сосуды Дьюара непригодны для хранения таких хладагентов, как жидкие гелий и водород, которые необходимы для работы с матрицами инертных газов. Наиболее важные причины этого следующие [c.39]

Возможное образование пробок твердого воздуха предотвращают, поддерживая атмосферу водорода или гелия над поверхностью хладагента. Отводную трубку для газа иногда присоединяют к промежуточному (резервному) объему для компенсации скачков давления, возникающих при неожиданно быстром испарении хладагента. [c.41]

Самый старый способ охлаждения криостата - переливание жидкого гелия или водорода из сосуда для хранения хладагента в объем, дно которого находится в хорошем тепловом контакте с объектом, подлежащим охлаждению. Процесс переливания не так легок, как можно было бы предполагать, поскольку необходимо устранить любую возможность попадания воздуха в систему и притока тепла к переливаемому хладагенту. [c.43]

В 70-х гг. в ряде стран начали проводиться экспериментальные работы по созданию кислородно-водородных ЖРД для космических аппаратов, что привело к появлению некоторых новых схем систем охлаждения. Низкая плотность жидкого водорода, его хорошие охлаждающие свойства, стремление уменьшить давление его подачи послужили основной предпосылкой для применения метода, получившего название "открытых труб", при котором хладагент после прохождения охлаждающего тракта вытекает в окружающее пространство. Разумеется, что этот метод приводит к некоторым потерям в удельном импульсе двигателя [138, с. 8]. [c.113]

Следует отметить, что водородно-кислородное топливо имеет сравнительно низкую температуру сгорания — она ниже примерно на 200° С, чем кислородно-керосинового топлива. Кроме того, водород является хорошим хладагентом, так как по сравнению с другими горючими он допускает более высокую температуру стенки. Однако во время разработки ЖРД RL-115 особенности охлаждения водородом еще только изучались, и специалисты фирмы "Пратт—Уитни", ставшие в США пионерами в создании кислородно-водородных ЖРД, испытывали соответствующие трудности в решении проблемы охлаждения. [c.118]

На этом двигателе был практически реализован метод интенсификации теплоотдачи к хладагенту (водороду) за счет кривизны охлаждающего тракта. С этой целью было выбрано направление движения водорода от сопла к головке, что позволяло в 1,4 раза увеличить теплоотдачу в зоне, имеющую длину примерно 40 мм и протянувшуюся от критического сечения вверх по соплу [135, с. 6]. [c.121]

Конечное значение р криопроводника при его рабочей температуре ограничивает допустимую плотность тока в нем, хотя эта плотность может быть намного выше, чем в обычных проводниках при нормальной или повышенной температуре. Криопровощшки, у которых при изменении температуры в широких пределах значение р изменяется плавно (без скачков), нельзя использовать в ряде устройств, основанных на триггерном эффекте появления и нарушения сверхпроводимости. Однако применение криопроводников в электрических машинах, аппаратах, кабелях и т. п. имеет существенные преимущества. Так, если в сверхпроводниковых устройствах в качестве охлаждающего агента применяют жидкий гелий, рабочая температура криопроводаиков достигается за счет более высококипящих и дешевых хладагентов — жидкого водорода или даже жидкого азота. Это значительно упрощает и удешевляет выполнение и эксплуатацию устройства. [c.26]

Иногда в качестве криогенного хладагента применяется жидкий неон, температура кипения которого лишь ненамного превосходит температуру кипения водорода. Для неона, как и для других инертных газов, характерно весьма малое различие между температурой кипения Т ип и темпматурой плавления Т . Так, дли неона разность составляет всего 3,5 К, в то время как для азота, [c.94]

Применение криопроводников вместо сверхпроводников в электрических машинах, аппаратах и других электротехнических устройствах может иметь свои преимущества. Использование в качестве хладагента жидкого водорода или жидкого азота (вместо жидкого [c.211]

Таким образом, проблема выбора оптимального (т. е. имеющего при рабочей температуре наименьшее удельное сопротивление при наилучших других технико-экономических показателях) криопроводникового материала сводится в основном к следующему применить легко доступный и деиювый алюминий и получить наименьшее возможное для криопроводника значение удельного сопротивления, но пойти на использование для охлаждения устройства жидкого водорода, что все же требует преодоления некоторых затруднений И, в частности, необходимости учета взрывоопасности водородовоздушной смеси или же применить более дорогой, дефицитный, сложный в технологическом отношении бериллий, но зато использовать в качестве хладагента более дешевый и легко доступный жидкий азот и тем самым уменьшить затраты мощности на охлаждение. [c.212]

Галогенозамещенные углеводороды (обычно называемые в соответствии с одной из торговых марок фреонами) составляют основную группу. хладагентов. По химическому составу они представляют собой углеводороды, в которых водород полностью или частично заме- [c.80]

VI только обратным потоком расширенного рабочего тела. Такая СПО, в которой никаких дополнительных внешних средств охлаждения не используется, называется неохлаждаемой (рис. 3.17, а), В тех случаях, когда требуется дополнительное охлаждение (это обычно необходимо при 7 о< <100 К), могут использоваться разные методы. Применяется охлаждение подаваемыми извне хладагентами или криоагентами (фреоны до —90- -—50°С, при более низких температурах — жидкие азот или водород). Такой вариант — внешнее охлаждение СПО — показан на рис. 3.17,6, Другой вариант дополнительного охлан4дения — внутреннее охлаждение включение детандеров— параллельное или последовательное. [c.241]

Большинство газов, получаемых путем разделения смесей, представляют собой либо криоагенты (кислород, азот, аргон криптон, ксенон, неон, метан, гелий, водород, дейтерий, окись углерода), либо хладагенты (этан, пропан, бутан, пропилен, этилен, углекислый газ, аммиак). Наиболее экономичные способы их выделения из соответствующей смеси основаны на низкотемпературных методах — конденсаци-онно-испарительном и в некоторых случаях адсорбционно-десорбционном. [c.255]

Получение Н. т. Для получения и поддержания Н. т, обычно используют сжиженные газы (хладагенты). В сосуде Дьюара, содержащем сжиженный газ, испаряющийся под атм. давлением, достаточво хорошо поддерживается пост, темп-ра кипения хладагента. Практически применяют след, хладагенты, воздух (Г яг 80 К), азот = 77,4 К), неон = 27,1 К), водород Тл = 20,4 К), гелий (Гд — 4,2 К). Дли получения жидких газов служат спец, установки — ожижители, в к-рых сильно сжатый газ при расширении до обычного давления охлаждается и конденсируется (см. Джоуля— Томсона эффект). [c.349]

Откачивая испаряющийся газ из герметизир. сосуда, можно уменьшать давление над жидкостью и тем самым понижать темп-ру её кипения. Естеств. или принудит, конвекция и хорошая теплопроводность хладагента обеспечивают при этом однородность темп-ры во всём объёме жидкости. Таким путём удаётся перекрыть широкий диапазон темп-р от 77 до 63 К при помощи жидкого азота, от 27 до 24 К — жидкого неона, от 20 до 14 К — жидкого водорода, от 4,2 до 1 К — жидкого гелия. Методом откачки нельзя получить темп-ру ниже тройной точка хладагента. При более низких темп-рах вещество затвердевает в теряет свои качества хладагента. Промежуточные темп-ры, лежащие между указанными выше интервалами, достигаются спец, методами. Охлаждаемый объект теплоизолируют от хладагента, помещая его, наир., внутрь вакуумной камеры, погружённой в сжиженный газ. При небольшом контролируемом выделении теплоты в камере (в ней имеется электрич. нагреватель) темп-ра исследуемого объекта повышается по сравнению с темп-рой кипения хладагента и может поддерживаться с высокой стабильностью на требуемом уровне. В др. способе получения промежуточных темп-р охлаждаемый образец помещают над поверхностью испаряющегося хладагента и регулируют скорость испарения жидкости нагревателем. Отвод теплоты от исследуемого объекта здесь осуществляет поток испаряющегося газа. Применяется также метод охлаждения, при к-ром холодный газ, получаемый при испарении хладагента, прогоняется через теплообменник, находящийся в тепловом контакте с охлаждаемым объектом. [c.349]

Испытания на сжатие проще испытаний н.а растяжение. Испытываемый образец помещается в ванну, заполненную хладагентом. Деформация образца определяется по смещению опор относительно друг друга и фиксируется индикаторами. Тепловая изоляция криостата и измерение деформации значительно проще, чем при испытаниях на растяжение. В подобном же криостате — ванне (рис. 3) проводятся испытания на твердость. В криостат, заполненный жидким гелием, водородом или азотом, опускается П-образная рамка, укрепленная на крыщке — крыщка опирается на металлическую трубу, края кото- [c.121]

Первые эксперименты, которые можно связать со становлением данного метода, были осуществлены в 1924 г. в криогенной исследовательской лаборатории Каммерлинг Оннеса в Лейдене. Там Вегард изучал спектры испускания атомарных кислорода и азота, полученных облучением пучком электронов, протонов или рентгеновскими лучами твердого азота (с примесью кислорода), а также твердых сме сей азота и инертных газов при температуре жидкого водорода или жидкого гелия. Так как эти хладагенты были малодоступны в то время, подобные эксперименты не повторялись и не разрабатывались в течение почти 30 последующих лет. В начале 50-х годов в США (Бройда в Вашингтоне и Пиментел в Беркли) начали использовать метод матричной изоляции при исследовании атомов и активных молекул, однако развитие этого метода происходило медленно до тех пор, пока в начале 60-х годов жидкий гелий не стал более доступен. [c.10]

Контролируемые отжиг матрицы и диффузия имеют очень большое значение для анализа экспериментальных результатов. Поэтому возможность изменять температуру матрицы является важнейшей характеристикой эксперимента и, вероятно, основным преимуществом новейших криостатов с микрокриогенными системами. В ранних исследованиях по матричной изоляции в качестве хладагентов использовали жидкий гелий или жидкий водород в этом случае без их удаления из криостата невозможно поднять температуру намного выше соответствующих точек кипения. После удаления хладагента температура быстро возрастает и единственным способом охлаждения служит новое переливание хладагента, когда температура сразу падает соответственно до 4 или 20 К. Микрокриогенная установка позволяет регулировать не только температуру матрицы, но и скорость ее измег нения. Степень отвода тепла можно сделать большей, равной или меньшей притоку тепла к матрице, что и создает возможность постоянной регулировки температуры. Таким путем осуществляют намного более тщательное изучение отжига и диффузии в матрице. [c.28]

Исп яющийся хладагент направляют из криостата в резервный объем, служащий для выравнивания скачков давления, а затем или собирают с целью последующего сжатия, или выпускают в атмосферу. Гелий, который безоп сен и дорог, часто собирают для вторичного ожижшия, в то время как дешевый и взрывоопасный водород предпочитают выводить из помещения. [c.44]

Проблема взрывоопасности при использовании жидкого водорода настолько серьезна, что криостат размещают под защитным колг паком, где создается атмосфера водорода. Таким образом, на случай резкого повышения давления имеется дополнительный резервный объем, с которым соединена мощная вентиляционная труба, выходящая за пределы здания. При этом в атмосферу лаборатории даже в аварийной ситуации не может попасть большое количество водорода. Кроме того, над криостатом устанавливают сигнальное устройство, которое представляет собой платиновую спираль, разогревающуюся в присутствии водорода и сигнализирующую о малейшей его утечке. Из-за опасности взрыва лишь несколько лабораторий использовали в качестве хладагента жидкий водород, несмотря на его низкую стоимость, [c.44]

Рис. 48. Схемы криостатов для испытаний на растяжение а — с двусторонним вводом тяг б — реверсивного типа с односторонним вводом тяг 1 — нагружающие тяги 2 — двухсгенный корпус камеры с теплоизоляцией 3 ввод жидкого хладагента 4 — испытуемый образец 5 — тефлоновое уплотнение 6 — опорная труба 7 —. жидкий водород или гелий 8 — экран жидкого азота 9 — внешний корпус камеры

Хладоны и перфторуглероды пожаро- и взрывобезопасны. Температуры самовоспламенения этих веществ 600—700 °С и выше, области воспламенения отсутствуют, за исключением хладонов 142, 143, содержащих в своей молекуле водород. Бромсодержащие хладоны используются как пожаротушащие средства и флегмати-заторы горения хладоны 12, 13, 114 и другие также применяются для подавления пламени [13—15]. Фторуглероды, использующиеся в качестве хладагентов, теплоносителей и рабочих тел, инертны в физиологическом отношении, некоторые из них обладают наркотическим действием. [c.123]

Особое значение для применения хладонов в качестве хладагентов и теплоносителей имеет их термическая стойкость. Фторорганические соединения этого класса при высоких температурах могут образовывать твердые, жидкие и газообразные продукты, обладающие свойствами, отличными от свойств исходного вещества. Образующиеся соединения не только изменяют физико-химические и термодинамические свойства рабочего тела, но могут быть токсичными (фторфосген, фтористый водород) и коррозионноактивными (фтористый и хлористый водород, хлор и т. д.). Твердые и смолообразные продукты выпадают на теплопередающих поверхностях, нарушая теплообмен, газообразные — требуют специальных мероприятий, обеспечивающих вывод их из контура. Поэтому выбор фторорганического (как и любого другого органического) теплоносителя определяется в значительной степени егс способностью длительно сохранять свой состав и свойства, т. е, его термической стойкостью. [c.160]

Используемое здесь выражение низкие температуры не является точным и применяется для обозначения диапазона температур, изменяющихся от характерных для обычных жидких хладагентов, которые могут иметь комнатную температуру ( 298 К), до температуры жидкого гелия 4 К. В работе [1] Скотт перечисляет 36 жидкостей, точка кипения которых при атмосферном давлении лежит в указанном диапазоне температур и которые автор относит к криогенным жидкостям. В работах [1—4] криогенными называются те жидкости, точка кипения которых при атмосферном давлении лежит ниже 123 К. Наиболее известньими из них являются так называемые истинные газы, такие, как гелий, водород, неон, азот, кислород и воздух. [c.9]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...