Способы понижения температуры, используемые в термомеханической системе.

В механической системе, параметром, который наиболее часто используется для понижения температуры является давление.

Для его увеличения используется изотермическое сжатие в компрессоре.

Рисунок 35. Изотермическое сжатие в компрессоре.

В результате изотермического сжатия получаем газ имеющий энтропию меньше чем в начальном состоянии, что позволяет при дальнейшем изоэнтропном расширении (в идеальном детандере) получить понижение температуры.

Первоначально с понижением давления имеем резкое увеличение перепада температур изоэнтропного расширения.

При дальнейшем увеличении давления конец расширения попадает в двухфазную область, и перепад температур становится постоянным.

Только при очень больших давлениях (сотни МПа) происходит понижение температуры ниже температуры кипения, а конечное состояние находится в жидкостной области, т.е. процесс становится практически неосуществимым.

Рисунок 36. Изоэнтропное расширение.

Поэтому для получения более низких температур необходимо использовать конечное давление расширения ниже атмосферного.

Однако данный способ тоже имеет предел, обусловленный температурой тройной точки. Поэтому для получения еще более низких температур необходимо поменять рабочее вещество, имеющее более низкую температуру кипения при атмосферном давлении.

Таким веществом, имеющим наименьшую температуру кипения (4, 2 К) является гелий.

Гелий не имеет тройной точки, но уменьшая давление конца расширения, при вакуумировании, можно получить температуру 0, 7 К.

Дальнейшее понижение температуры в термомеханической системе возможно при использовании в качестве рабочего вещества гелия-3.

Наименьшая температура достигнутая в термомеханической системе на гелии-3 равна 0, 3 К.