Гелий хладагент

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]

Исследования проводятся в направлениях использования в качестве основной электроизолирующей среды основного хладагента — сверхкритического гелия [c.248]

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]

После установки образца в захваты, как это показано на рис. 1, внутренний сосуд предварительно охлаждали путем заполнения его жидким азотом, который подавали под небольшим избыточным давлением. Для того чтобы в криостате установилась стабильная температура 77 К, его выдерживали 15 мин. Затем во внутренний сосуд через патрубок для заливки хладагента подавали газообразный гелий, который вытеснял жидкий азот во внешний сосуд. После удаления жидкого азота выводящий патрубок и внутренний сосуд продували газообразным гелием, чтобы убедиться, что весь азот полностью удален из системы это делается для предотвращения замерзания азота при заполнении сосуда жидким гелием. Затем с минимально возможным промежутком времени запасной сосуд, заполненный жидким гелием, надувают газообразным гелием, а жидкий гелий подается во внутренний сосуд до уровня верхнего датчика. За несколько минут, затрачиваемых на заполнение внутреннего сосуда жидким гелием, температура образца стабилизируется к моменту достижения уровнем жидкости верхнего датчика, и тогда можно немедленно начинать испытание. [c.147]

Магнитные свойства определяли при комнатной температуре (300 К) и при температурах хладагентов смеси сухого льда и спирта — 194,6 К, жидкого азота — 77 К, жидкого гелия — 4,2 К. В каждом случае образец полностью погружали в хладагент, налитый в специальный сосуд, и выдерживали определенное время для приобретения образцом температуры охлаждающей среды. Комнатную температуру замеряли ртутным термометром, температуру смеси сухого льда со спиртом — спиртовым термометром. Температуры жидкого азота и гелия не замеряли специально, потому что считается, что они близки к точкам кипения этих хладагентов. [c.354]

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]

Все доливки хладагента в таком криостате проводятся без остановки испытаний образца, температура которого в процессе доливки практически не меняется. Одной заливкой жидкого гелия в криостате рассматриваемой конструкции обеспечивается проведение мало- [c.338]

К диаметром до 600 мм, длиной до 1000 мм и толщиной стенки до 10 мм. В качестве хладагента используется жидкий азот, а в качестве рабочих веществ - газообразные азот, гелий и жидкий азот. Стенд представляет собой сложное сооружение, размещенное в соответствии с требованиями техники безопасности в отдельном помещении с двумя железобетонными шахтами. Система охлаждения стенда включает сосуд емкостью 1000 л для жидкого азота, два сосуда для жидкого гелия емкостью по 100 л, устройства для подачи хладагентов в рабочую камеру, распылители, контрольно-измерительную аппаратуру. [c.340]

Это оборудование действительно продемонстрировало выигрыш в КПД и массогабаритных показателях по сравнению с традиционным. И хотя были очевидны пути повышения его надежности до уровня требований энергетических стандартов, промышленного распространения оно не получило. Причин тому несколько. Из-за слишком большого значения фактора pf, или фактора омических потерь, конкурентоспособным сверх-проводниковое оборудование признавалось при больших единичных мощностях, например, генераторы при мощностях более 800... 1000 МБ А, линии электропередач при мощностях более 5 ГВ А и дальностях в несколько тысяч километров. Большое сопротивление (и не только психологическое) по отношению к новому встречала перспектива использования сложного и на первых порах недостаточно надежного криогенного оборудования гелиевого уровня температур и самого хладагента -дорогого жидкого гелия. [c.591]

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

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]

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]

Конденсацию воздуха на стенке, охлаждаемой хладагентом, можно устранить полностью, работая с давлением, более низким, чем давление пара сконденсированного воздуха при соответствую щей температуре. Однако при 4,2 К (температура жидкого гелия) давление п а азота составляет 10 мм рт. ст. - величину, не [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]

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]

Термодинамические циклы холодильных машин, представляющих собой сочетание двух или более машин, расположенных последовательно и работающих при различных температурах испарения хладагентов, называют каскадными циклами. В каждой холодильной машине каскадного цикла совершается замкнутый одно- или двухступенчатый холодильный цикл. Машины с различной температурой испарения хладагентов объединены общим элементом схемы — теплообменником, являющимся кон-денсатором-испарителем, в котором за счет теплоты, отбираемой испаряющимся хладагентом верхней части каскада, осуществляется конденсация хладагента соответствующей холодильной мащины нижней части каскада. Каскадные циклы используют для ожижения газов. Например, для ожижения воздуха или азота используется четырехступенчатый, а для ожижения гелия — щестиступенчатый каскадные циклы. [c.179]

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]

В тех случаях, когда опыты проводятся в среде нейтральных газов (гелии, аргоне), последние подаются в камеру через патрубок 25, соединенный с выводом от биспирального вымораживающего устройства 26, снабженного отстойником конденсата 27. Из камеры газы выходят через игольчатый клапан 28. Заданный уровень жидкого хладагента в сосуде Дьюара 14 поддерживается автоматически через патрубок 29. [c.195]

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]

Меры борьбы с деградацией заключаются в уменьшении частоты и амплитуды механич. возмущений (для этого закрепляют провод по всей длине обмотки). Саму обмотку делают возможно более жёсткой я ограничивают возможности развития термомагн, неустойчивости, используя обмоточные провода с весьма тонкими сверхпроводящими волокнами (0,1—30 мкм), скрученными вокруг продольной оси. Повышают также устойчивость к возмущениям и обеспечивают условия для исчезновения в проводе норм, зоны, если она возникла (для этого в сечении провода увеличивают долю Норм, металла с высокой электропроводностью, повышают эфф. теплоёмкость провода и улучшают его теплообмен с жидким гелием). При обеспечении отвода к хладагенту практически всего тепла, генерируемого при рабочем токе в проводе, нагретом до критич. темп-ры, возникшая норм, зона неизбежно исчезает. Такие стационарно стабилизиров. обмотки наиб, надёжны, но этот Метод используют лишь в особо крупных С. м., поскольку требзпощееся кол-во норм, металла и значит, сечение необходимых для хладагента каналов резко снижают ср. плотность тока в обмотке (до 3—10-10 А/м ), делая её весьма громоздкой. Не- [c.445]

При достижении образцом необходимой температуры выключают стонорный замок. Рабочий ход молота происходит под действием силы тяжести и подачи воздуха в пневмоцилиндр. В начале движения молота вследствие ослабления тяг наковальня опускается и плотно ложится на динамометр. При ударе ножа молота по образцу датчик деформации и тензодатчики динамометра передают электрические сигналы на осциллограф. После разрушения образцы попадают в приемный бункер. В конце хода молот тормозится гидроамортизатором и автоматически быстро возвращается в исходное положение. Кассетное устройство позволяет при одной заливке хладагента испытывать 12 стандартных образцов. Расход жидкого гелия при испытании 12 образцов из стали 12Х18Н10Т после предварительного охлаждения криостата жидким азотом составляет 0,8 л на образец. [c.61]

Материал в пятом разделе ориентирован на специалистов-теплоэнергетиков. Описаны основные типы холодильных и криогенных установок, даны их характеристики, нужные для выбора оборудования. Приведены характеристики сосудов для транспорта и хранения сжиженных газов. Для холодильных установок даны свойства рабочих веществ. представляющих собой смеси хладагентов. Описаны также свойства жидкого гелия. [c.8]

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]

Микрокриогенные системы и матричная изоляция. Микрокриогенные установки цилиндрической формы, изготовляемые в настоящее время, легко могут быть установлены в криостате вместо объема с хладагентом. Вес системы, в которой используется гелий, довольно велик, и поэтому ее помещают в прочный металлический кожух, который служит вакуумным кожухом криостата. Типичный криостат данного типа показан на рис. 3.6. В вакуумном кожухе имег ются оптические окошки и вводы для матричного вещества при необходимости могут быть установлены нагревательные устройства и окошки для фотолиза. Если микрокриогенная установка смонтирована во внешнем кожухе, имеющем резиновые уплотнения круглого сечения, ее можно легко поворачивать, совмещая внутреннее охлаждаемое окошко с оптической осью спектрометра или с трубкой для подвода газа либо с окошком для фотолиза. Наиболее холодные внутренние части криостата защищают от теплового излучения экраном, который охлаждается за счет контакта с промежуточной ступенью двухступенчатой микрокриогенной системы. [c.49]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...