Глубокий холод

Глубокий холод

В предыдущих разделах статьи «Искусст­венный холод» рассказывалось о холодильном деле, связанном с пищевой промышленностью, с механикой хранения и транспортировки про­дуктов питания. Проблема получения и исполь­зования глубокого холода (температура ни­же -120°) не имеет прямого отношения к указанной теме. Однако без рассказа о сверхнизких температурах и их применении статья об ис­кусственном холоде была бы неполной.

Получать температуры ниже -120° с помо­щью компрессионных установок сложно и не­выгодно. Для этой цели применяются другие методы.

Если сжатый газ направить в цилиндр, то он расширится и переместит поршень, совершив при этом работу. Теряя свою энергию, газ сильно охлаждается. Такая машина называется детандером. Если сжатый газ направить на лопатки вращающегося колеса — турбодетандера, то и в этом случае, вращая ротор, он резко снизит свою температуру. Так, при падении давления с 6 до 1 атм воздух охлаждается с +20° до -90°.

В установке для получения жидкого воздуха сжатый в компрессоре до 5—6 атм воздух, прежде чем попасть в турбодетандер, охлаж­дается в теплообменнике. Из турбодетандера еще более охлажденный воздух поступает в кон­денсатор. Там он охлаждает и превращает в жидкость другую часть воздуха, которая с давлением 5—6 атм поступает из теплообмен­ника в межтрубное пространство конденсатора. Через вентиль жидкий воздух направляется в нижнюю часть конденсатора, где давление уже 1 атм. Оттуда его можно слить в спе­циальный сосуд Дьюара, где благодаря изоля­ции, создаваемой безвоздушным пространством между двойными стенками, жидкий воздух можно сохранять долгое время.

Получение сверхнизких температур позво­лило открыть интересные свойства различных веществ. Так, резина в жидком воздухе ста­новится хрупкой, некоторые металлы начи­нают очень хорошо проводить электрический ток, а свинцовый колокольчик приобретает звучание чистого серебра.

Важнейшее применение глубокого холода — сжижение газов. Каждый газ имеет свою крити­ческую температуру. Пока температура его выше критической, никаким давлением нельзя превратить его в жидкость. При современном развитии холодильной техники стало возмож­ным охлаждать газы намного ниже их критиче­ской температуры и превращать их в жидкость при невысоких давлениях. Это позволило де­шевым способом получать многие нужные нам газы. Так, если постепенно подогревать жидкий воздух, то сначала из него выделяет­ся азот, имеющий более низкую температуру кипения, а жидкий кислород остается в сосуде. Этот способ получения кислорода широко при­меняется в промышленности.