Chillere și echipament criogenic

Răcitorul de lichid, Utilarea criogenică

Și în apartamentele noastre alimentare depozitate în frigidere.

Cu toate acestea, frigul nu au nevoie numai pentru depozitarea alimentelor. În plante este utilizat pentru temperarea oțelului (vezi Tratamentul termic al metalelor.), Constructii - pentru congelare la sol, pentru a evita inundarea minelor și tuneluri. Biologii si medicii depozitate la temperatură scăzută, o varietate de medicamente, chimiștii au efectuat o serie de reacții chimice.

Cum de a „crea“ o raceala? Se pare, folosind lichid de fierbere. Și nu e un paradox, dar legile fizicii.

Pentru a face să fiarbă lichidul, este necesar să-l încălzească, t. E. Pentru a aduce la caldura ei. Dar, pentru a transmite cuiva căldura corpului - apoi ia-l departe de celălalt, se răcește. Acesta este primul principiu important, care ajută la crearea unei rece. Cu toate acestea, de la ea ar fi de puțin folos în cazul în care nici un alt principiu.

Orice lichid fierbe la o temperatură predeterminată, de exemplu în apă. Dar, doar în cazul în care, în cazul în care presiunea este egală cu presiunea atmosferică. Dacă presiunea mai mica si apa fierbe la o temperatură mai joasă. La acest lichide pe bază de proprietate importantă al doilea principiu al frigiderului.

Pentru a lua-in lichide volatile la rece care fierb la temperaturi scăzute, cum ar fi amoniacul lichid. Se fierbe la temperaturi chiar sub. Acesta gaze lichefiate folosite în frigidere și, mai precis, în răcitoarele de compresie a vaporilor.

Spune-ne despre dispozitivul unei astfel de mașini. gaz lichefiat - este numit un agent frigorific - circulă în sistem închis ermetic alcătuit din patru componente principale: evaporator, compresor, condensator și supapa de expansiune. Evaporatorul este plasat direct în frigider, iar celelalte componente - din exterior. Prin activitatea compresorului este generată în evaporator și un fluid de presiune joasă din acesta începe fierberea, preluând căldura din camera. O parte din lichid este transformată în abur, care este aspirat în mod continuu de către compresor. După trecerea prin compresor, vaporii este comprimat și astfel încălzit la o temperatură peste mediul ambiant, cum ar fi aerul din cameră. Acest lucru este de a se asigura că, acționând în condensator, aburul este răcit și transformat din nou într-un lichid, condensat. Lichidul este apoi trecut printr-o deschidere îngustă în clapeta de accelerație. Presiunea, astfel scade brusc, iar lichidul începe să fiarbă din nou în vaporizator, care absoarbe căldura din camera frigorifică.

Temperatura lichidului de fierbere într-un evaporator frigider de uz casnic este de la -15 ° până la și mai jos. Datorită acestui fapt, în camera de temperatura frigiderului convențional poate fi menținută de la 0 ° la, camera frigorifică de depozitare pe termen lung la -. O mare refrigerare industrială înainte și de mai jos.

Există și alte tipuri de frigidere, cum ar fi ejector și absorbția. Prin compresie de vapori sunt diferite moduri de a menține o presiune scăzută în vaporizator. In ezhektoryyh frigidere pentru pomparea vaporilor din vaporizator utilizând un ejector - un fel de duză. Perechea mașină de absorbție evacuată din vaporizator prin absorbție a fluidului într-un aparat special - absorbant. (Absorbția substanțelor numite proces de absorbție dintr-un amestec gazos de lichide.).

Dar principiul de bază de funcționare a acestor răcitoare de lichid este una - rece este creat de lichid fierbere. Același principiu este utilizat pentru a crea o temperatură mai scăzută, adică. E. Temperaturile sub 120 K.

Echipament pentru obținerea și utilizarea criogenică joasă temperatură numit. Ia temperaturi Ultralow ajuta gazele lichefiate, cum ar fi oxigenul care se evaporă la), azot - hidrogen sau când - la. Cel mai bun agent frigorific - heliu lichid care fierbe la presiune atmosferică la.

Acum, ia în considerare metode de lichefiere, de exemplu. E. conversia sa la un lichid.

O metodă de răcire profundă - strangularea, răcirea rapidă a gazului comprimat prin supapa de accelerație. Gazul este comprimat de compresor, apoi răcit la temperatura ambiantă, de exemplu într-un schimbător de căldură și apoi sa extins prin trecerea printr-o supapă de reglare a debitului. Cu o expansiune bruscă a moleculelor de gaz depăși forțele de cuplare reciprocă, mișcarea lor termică încetinește, gazul este răcit și trece în stare lichidă.

Această metodă nu este adecvată pentru toate gazele. Unele dintre ele, cum ar fi hidrogen sau heliu, la expansiunea prin supapa de ștrangulare, dimpotrivă, sunt încălzite. Pentru a preveni gazul să se încălzească, ai nevoie de expansiune pentru a face să-l facă lucrarea să zicem, un motor cu piston alternativ sau turbină. Moleculele de gaz cu piston sau lovirea turbină cu lame, să le dea energia lor, mișcarea lor este decelerat, iar gazul se răcește.

Mașini de expansiune de tipul mentionat ca extensoare, își puse în aplicare prin intermediul uneia dintre cele mai importante procese industriale pentru lichefiere. In special utilizate pe scară largă expander turbină, propusă în 1939 de fizicianul sovietic Academician P. L. Kapitsey.

Schema de funcționare este după cum urmează. Gaz comprimat în compresor aproximativ răcit într-un schimbător de căldură. O parte din ea se duce la paletele de schimbător de căldură și de rotație a turbinei expandor efectuează de lucru prin rotirea turbinei. Chiar mai rece de gaz intră în condensator, unde se și se stinge într-o altă parte a gazului lichid din schimbătorul de căldură. După valva de expansiune a gazului lichefiat este trimis la partea inferioară a condensatorului, în care presiunea deja. Aici și lichidul acumulat, gata pentru consum.

Păstra și transporta gazul lichefiat în așa numitele vase Dewar cu pereți dubli, între care se creează o izolație termică pentru cel mai bun vacuum.

tehnici de răcire profundă vă permit să deschidă o mulțime de proprietăți interesante ale substanțelor. La temperaturi apropiate de zero absolut (0 K sau), rezistența electrică a unor metale devine infinit de mic, iar curentul curge în ele practic fără pierderi. Acest fenomen se numește supraconductibilitate. Folosind supraconductibilitate, de exemplu, în generatoare electrice de mare putere, este posibil să se reducă în mod repetat, dimensiunile lor și pierderea de putere. După cum a descoperit recent de către oamenii de știință sovietici, în condițiile de frig profund, chiar cosmică, sunt destul de succes unele dintre reacțiile, inclusiv sinteza de molecule organice complexe.