Определение слова «Глубокое охлаждение»

Большая советская энциклопедия:

Глубокое охлаждение
Охлаждение веществ с целью получения и практического использования температур, лежащих ниже 170 К. Г. о. обеспечивается рабочими веществами, критическая температура которых лежит ниже 0°С (273,15 К), — воздухом, азотом, гелием и др. Область Г. о. делится на три температурные зоны: первая — от 170 К до 70 К, вторая — от 70 К до 0,5К — обычно называется криогенной (греч. kros — холод, -genes — рождающий), третья — сверхнизкие температуры (ниже 0,5 К).
Г. о. осуществляют следующими способами: охлаждение газа при его дросселировании (см. Джоуля — Томсона эффект); расширение газа или пара с совершением внешней работы; адиабатическое размагничивание (см. Магнитное охлаждение), последний способ используется для создания сверхнизких температур. Основное назначение Г. о. — Сжижение газов и разделение газовых смесей. Важнейшее из них — разделение воздуха на составные части. Воздухоразделительные установки производят: технический кислород (О2 — 99,2, 99,5 и 99,7%), технологический кислород (O2 — 95%) и чистый азот (N2 — 99,998%). Различают 3 типа воздухоразделительных установок для получения: газообразного кислорода под атмосферным давлением, газообразного кислорода под повышенным давлением и жидкого кислорода или жидкого азота. Одновременно на установках, применяя соответствующие устройства, можно получать сырой аргон, первичный концентрат криптона, а также неоно-гелиевую смесь.
Большое значение Г. о. имеет при извлечении гелия из природных газов, при разделении коксового газа, газов крекинга и пиролиза нефти.
Жидкий азот широко применяется в медицине и биологии для консервации и длительного (до нескольких лет) хранения крови, костного мозга, кровеносных сосудов и мышечной ткани; используется при хранении и перевозке пищевых продуктов в автомобильных и ж.-д. холодильниках, где он заменяет ледо-соляные охладители и холодильные установки умеренного холода. В 60 — начале 70-х гг. крупнейшим потребителем сжиженных газов стала ракетная техника. Ежемесячная потребность жидкого кислорода для этих целей в США превышает 4 тыс. т. Применение жидкого водорода в качестве топлива и жидкого кислорода в качестве окислителя позволяет довести удельный импульс ракетного двигателя до 450 сек вместо 280 сек. Разрабатывается возможность использования шугообразного водорода и атомарного водорода, который может храниться в твёрдом состоянии при температуре 4,2 К. Весьма перспективны для повышения удельной тяги жидкий озон и фтор. Важное значение имеет Г. о. в атомной технике, где важнейший продукт ядерной энергетики — дейтерий — получается по методу низкотемпературной дистилляции. Жидкие водород и ксенон в ядерной технике служат для заполнения пузырьковых камер (См. Пузырьковая камера). Жидкий гелий, водород и неон находят широкое применение в криогенной вакуумной технике. Для Г. о. различных сред всё большее распространение получают микрокриогенные охлаждающие устройства. С их помощью производится охлаждение до температуры 77—1,7 К, например, детекторов инфракрасного излучения, квантовых генераторов (Лазеров), чувствительных полупроводниковых приборов, в том числе электронных вычислительных машин, сверхпроводящих устройств, антенн и др. радиоэлектронных систем космической техники и сверхдальней связи. Применяются микрокриогенные устройства дроссельного и машинного типа с компрессором и детандером. Микроохладитель такого типа, свободно помещающийся на ладони, обеспечивает холодопроизводительность в несколько вт, масса его 200—300 г. Разрабатываются микрокриогенные системы, источником охлаждения в которых служат сублимирующие отверждённые газы — метан, азот, аргон или водород.
Перспективно применение Г. о. в энергетике. Охлаждение проводников электрических турбогенераторов, электродвигателей, трансформаторов, магнитов и накопителей энергии позволяет в несколько (5—6) раз уменьшить массу этих машин и габаритные размеры, увеличить единичную мощность, резко уменьшить электрическое сопротивление (до 800 раз). Г. о. сверхдальних электрических линий передач, например из Сибири в Европу, позволит значительно сократить массу электрических проводов, уменьшить расход энергии на омическое сопротивление и рассеяние в атмосферу, а также увеличить мощность передаваемой энергии за счёт увеличения плотности тока. Общая стоимость энергетической установки со сверхпроводниками и системой охлаждения, например крупного сверхпроводящего солениода, в 2—10 раз меньше обычной.
Весьма перспективно использование сжиженных газов (например, водорода и кислорода) в электрохимических генераторах (топливных элементах).
Лит.: Клод Ж., Жидкий воздух, пер. с франц., Л., 1930; Кеезом В., Гелий, пер. с англ., М., 1949; Герш С. Я., Глубокое охлаждение, 3 изд., ч. 1—2, М.—Л., 1957—60; Разделение воздуха методом глубокого охлаждения, т. 1—2, М., 1964; Техника низких температур, М. — Л., 1964; Новые направления криогенной техники, пер. с англ., М., 1966; Фастовский В. Г., Петровский Ю. В., Ровинский А. С., Криогенная техника, М., 1967; Криогенная техника за рубежом, М., 1967.
И. П. Вишнёв.

Техника. Современная энциклопедия:

глубокое охлаждение
В технике, охлаждение вещества для получения и практического применения температур, лежащих ниже 170 К (–103 °C). Основное назначение глубокого охлаждения – сжижение газов и разделение газовых смесей. Разделение газовых смесей на составляющие основано на разнице их температур кипения. Напр., при охлаждении воздуха кислород переходит в жидкую фазу (сжижается) при 90 К (–183 °C – его температура кипения), а азот – при 77 К (–196 °C). Одним из основных способов достижения температур, при которых газ переходит в жидкую фазу, является дросселирование, т. е. пропускание сжатого газа через дроссель – сужение трубопровода, кран, вентиль или иное препятствие на пути газового потока. При дросселировании давление и температура газа изменяются (эффект Джоуля – Томсона); напр., для углекислого газа при перепаде давления на дросселе на 1 атм. температура газа падает на 1.25 °C.
Жидкие газы находят широкое применение в технике, науке, медицине. Напр., жидкие кислород и водород используются в качестве окислителя и топлива в ракетной технике; жидкие гелий, водород, неон, азот используются для охлаждения лазеров, чувствительных полупроводниковых приборов, антенн радиотелескопов, сверхпроводящих линий связи и электропередачи; жидкий азот широко применяют для консервации и длительного хранения крови, костного мозга, кровеносных сосудов и пр. Охлаждение обмоток электрических машин, трансформаторов, магнитов позволяет в 5–6 раз уменьшить массу и габаритные размеры этих устройств. Использование соленоидов, сделанных из материалов, сопротивление которых при криогенных температурах падает до нуля (сверхпроводников), позволяет создавать сверхсильные магнитные поля, необходимые для многих физических экспериментов.

Смотреть другие определения →