Глибоке охолоджування
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Глибоке охолоджування

Глибоке охолоджування , охолоджування речовин з метою здобуття і практичного використання температур, лежачих нижче 170 До. Р. о. забезпечується робочими речовинами, критична температура яких лежить нижче 0°С (273,15 До), — повітрям, азотом, гелієм і ін. Область Р. о. ділиться на три температурні зони: перша — від 170 До до 70 До, друга — від 70 До до 0,5К — зазвичай називається криогенною (греч. krýos — холод, -genes — що народжує), третя — наднизькі температури (нижче 0,5 До).

  Р. о. здійснюють наступними способами: охолоджування газу при його дроселюванні (див. Джоуля — Томсона ефект ); розширення газу або пари із здійсненням зовнішньої роботи; адіабатичне розмагнічування (див. Магнітне охолоджування ), останній спосіб використовується для створення наднизьких температур. Основне призначення Р. о. — зріджування газів і розділення газових сумішей. Найважливіше з них — розділення повітря на складові частини. Воздухоразделітельниє установки виробляють: технічний кисень (О 2 — 99,2, 99,5 і 99,7%), технологічний кисень (O 2 — 95%) і чистий азот (N 2 — 99,998%). Розрізняють 3 типи воздухоразделітельних установок для здобуття: газоподібного кисню під атмосферним тиском, газоподібного кисню під підвищеним тиском і рідкого кисню або рідкого азоту. Одночасно на установках, застосовуючи відповідні пристрої, можна отримувати сирий аргон, первинний концентрат криптону, а також неоно-гелієву суміш.

  Велике значення Р. о. має при витяганні гелію з природних газів, при розділенні коксового газу, газів крекінгу і піролізу нафти.

  Рідкий азот широко застосовується в медицині і біології для консервації і тривалого (до декількох років) зберігання крові, кісткового мозку, кровоносних судин і м'язової тканини; використовується при зберіганні і перевезенні харчових продуктів в автомобільних і ж.-д.(железнодорожний) холодильниках, де він замінює ледо-соляні охолоджувачі і холодильні установки помірного холоду. У 60 — початку 70-х рр. найбільшим споживачем зріджених газів стала ракетна техніка. Щомісячна потреба рідкого кисню для цих цілей в США перевищує 4 тис. т. Вживання рідкого водню як паливо і рідкий кисень як окислювач дозволяє довести питомий імпульс ракетного двигуна до 450 сік замість 280 сік . Розробляється можливість використання шугообразного водню і атомарного водню, який може зберігатися в твердому стані при температурі 4,2 К. Весьма перспективні для підвищення питомої тяги рідкий озон і фтор. Важливе значення має Р. о. в атомній техніці, де найважливіший продукт ядерної енергетики — дейтерій — виходить по методу низькотемпературної дистиляції. Рідкий водень і Ксенон в ядерній техніці служать для заповнення бульбашкових камер . Рідкий гелій, водень і неон знаходять широке вживання в криогенній вакуумній техніці. Для Р. о. різних середовищ всього більшого поширення набувають мікрокриогенні пристрої, що охолоджують. З їх допомогою виробляється охолоджування до температури 77—1,7 До, наприклад, детекторів інфрачервоного випромінювання, квантових генераторів ( лазерів ), чутливих напівпровідникових приладів, у тому числі електронних обчислювальних машин, надпровідних пристроїв, антен і ін. радіоелектронних систем космічної техніки і наддалекого зв'язку. Застосовуються мікрокриогенні пристрої дросельного і машинного типа з компресором і детандером. Мікроохолоджувач такого типа, що вільно поміщається на долоні, забезпечує холодопроїзводітельность в декілька Вт , маса його 200—300 г . Розробляються мікрокриогенні системи, джерелом охолоджування в яких служать сублімуючі отвержденниє гази — метан, азот, аргон або водень.

  Перспективне вживання Р. о. в енергетиці. Охолоджування провідників електричних турбогенераторів, електродвигунів, трансформаторів, магнітів і накопичувачів енергії дозволяє у декілька разів зменшити масу цих машин і габаритні розміри, збільшити одиничну потужність, різко зменшити електричний опір (до 800 разів). Р. о. наддалеких електричних ліній передач, наприклад з Сибіру до Європи, дозволить значно скоротити масу електричних дротів, зменшити витрату енергії на омічний опір і розсіяння в атмосферу, а також збільшити потужність передаваної енергії за рахунок збільшення щільності струму. Загальна вартість енергетичної установки з надпровідниками і системою охолоджування, наприклад великого надпровідного соленіода, в 2—10 разів менше звичайною.

  Вельми перспективне використання зріджених газів (наприклад, водню і кисню) в електрохімічних генераторах (паливних елементах).

  Літ.: Клод Же., Рідке повітря пер.(переведення) з франц.(французький), Л., 1930; Кєєзом Ст, Гелій, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1949; Герш С. Я., Глибоке охолоджування, 3 видавництва, ч. 1—2, М-код.—Л., 1957—60; Розділення повітря методом глибокого охолоджування, т. 1—2, М., 1964; Техніка низьких температур, М. — Л., 1964; Нові напрями криогенної техніки, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1966; Фастівське Ст Р., Петровський Ю. Ст, Ровінський А. С., Криогенна техніка, М., 1967; Криогенна техніка за рубежем, М., 1967.

  І. П. Вішнев.