ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сжижение гелия методом адиабатического расширения из "Глубокое охлаждение Часть 1 Изд.3" 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, нструирование и постройка детандера представляют ряд трудностей, которые удалось преодолеть и получить надежно действующую установку. [c.191] Для поршневого детандера, применяемого в этой установке, был разработан новый принцип смазки. Вернее потребовалось построить машину, совершенно не требующую никакой смазки и поэтому допускающую работу при любой низкой температуре. Основная особенность детандера заключается в том, что поршень ходит свободно в цилиндре с очень малым зазором, так что при впуске газа в цилиндр под высоким давлением часть газа прорывается через зазор, осуществляя идеальную смазку. Потеря газа очень незначительна, и к, п. д. детандера достигает Г] =-0,6, т. е. очень высок. [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 пг л жидкого гелия, и поэтому в лабораторной практике выгодно применение 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 охлаждения 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 10° 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 , 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 тепл ообмениики ) и С и присоединяется к газу, расширенному в детандере. Выпуск гелия производится через трубку, расположенную внизу с вентилем 7. [c.192] Поэтому холодопроизводительность установки 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 составляет 10° К. [c.193] Потеря тепла 72 зависит от разности температур М на выходе из теплообменника-Б и характеризует совершенство теплообменника. [c.193] Детандер. Детандер рассчитан на 30 нм 1ч, диаметр поршня 31 мм, ход поршня изменяется от 35 до 50 мм при числе ходов от 100 до 120 в минуту. Конструкция детандера такова, что при расширении поршень дв1ижется с максимальной быстротой, производит работу и затем медленно возвращается обратно в начальное положение. На рис. 3-12 дана схема механизма детандера Е (см. также рис. 3-13 и 3-14). Поршень детандера 13 соединен штоком 6 с поршнем 8 гидравлического цилиндра И. [c.193] ВХОДИТ в гидравлический цилиндр, и поршень возвращается в начальное положение. [c.194] Поршень детандера (рис. [c.194] Материалом для изготовления детандера была выбрана специальная сталь Стейбрит марки РЗТ. 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 рааположен 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