Основные рабочие вещества криогенной техники, их свойства, получение и применение. Продукты разделения воздуха.

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.

Лекция 2.

Основные рабочие вещества криогенной техники, их свойства, получение и применение. Продукты разделения воздуха.

Рисунок 1. P-V диаграмма с изображением фазовых переходов для однокомпонентного вещества.

Пояснения к рисунку 1: кр – критическая точка, тр – тройная точка.

Жидкое состояние может существовать при температурах ниже температуры критической точки.

При температуре ниже тройной точки жидкого состояния не существует.

Кривая конденсации – кривая фазового перехода газ – жидкость ( кривая насыщенного пара)

Кривая испарения - кривая фазового перехода жидкость – газ ( кривая насыщенной жидкости)

Переохлаждённая жидкость – жидкое состояние, имеющее более низкую температуру, чем насыщенная жидкость при то же давлении.

Перегретый пар – газ, имеющий температуру несколько выше, чем насыщенный пар при том же давлении.