Практическое использование техники низких температур.

Научные основы криологии.

(лекционный курс д.т.н. Николая Алексеевича Лаврова)

Лекция 1.

Введение.

Список литературы:

1. Архаров А.М. «Основы криологии»

2. Архаров А.М., Марфенина «Криогенные системы т.1»

3. Архаров А.М., Беляков В.П. «Криогенные системы т.2»

4. Архаром А.М., Микулин «Техника низких температур»

Главы, охватываемые курсом:

I. Температурные области техники низких температур. Применение низких температур.

II. Основные рабочие вещества криогенной техники. Их свойства, получение и применение.

III. Основные термодинамические соотношения, используемые в технике низких температур.

IV. Идеальные циклы для осуществления основных процессов техники низких температур.

V. Анализ основных потерь в низкотемпературных циклах. Теорема Гюи-Стодолы.

VI. Процессы понижения температуры.

VII. Основные характеристики реальных циклов.

VIII. Холодопроизводящие процессы. Теорема о полной холодопроизводительности цикла.

IX. Основные циклы: дроссельные, в том числе парокомпрессионные, детандерные.

X. Свойства веществ при низких температурах: теплоёмкость, теплопроводность, электропроводность, вязкость, прочностные характеристики твёрдых тел.

XI. Уравнения состояния газов в различных формах.

Практическое использование техники низких температур.

Порядка 15-20% всей мировой электроэнергии тратится на низкотемпературную технику.

Области использования:

1) Охлаждение, хранение и транспортировка продуктов питания;

2) Климатическая техника (система промышленного и бытового кондиционирования)

3) Криомедицина

4) Криоэлектроника (использование эффекта сверхпроводимости)

5) В экологических целях: утилизация отходов (автопокрышек), замораживание радиоактивных отходов (препятствование излучению), извлечение углеводородов (от топливных смесей) из воздуха.

6) Очистка воды методом вымораживания.

7) Сверхпроводящие устройства (токомаки, сверхпроводящие ускорители, магнито-газодинамические генераторы (МГД-генераторы осуществляют прямое преобразование теплоты в электроэнергию), мощные сверхпроводящие магниты для сепарации руды, сверхпроводящие линии электропередач, транспорт на магнитной подушке.

8) Производство кислорода для производства высококачественной стали.

9) Производство азота (хранение продуктов, осуществление холодной посадки натягом)

10) Производство аргона, криптона, ксенона (ламповая промышленность, нейтральная среда в технологических процессах)

11) Производство водорода (химическая промышленность, восстанавливающая среда при пайке, топливо)

12) Производство гелия (благодаря высокой теплопроводности лучший теплоноситель, жидкий гелий, воздухоплавание)

13) Производство сжиженного природного газа (транспортировка)

Температурные области применения низкотемпературной техники.

(263 К – 330 К) – область температур промышленного кондиционирования;

(292 К – 297 К) – область температур комфортного жизнеобеспечения;

(220 К – 280 К) – область температур хранения продуктов питания и использования холодильных технологий;

(165 К – 220 К) – область работы скороморозильных устройств и хранения биоматериалов;

(менее 165 К) – область криогенных температур ниже температуры жидкого ксенона;

( – сверхтекучие температуры.