Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Консп. лекций ТОКТ.doc
Скачиваний:
90
Добавлен:
30.10.2018
Размер:
9.97 Mб
Скачать

2. Методы достижения низких температур

2.1. Процессы, сопровождающиеся понижением температуры в адиабатных условиях

Для непрерывного искусственного охлаждения реализуют раз­нообразные циклы криогенных установок. Любой цикл включает несколько процессов и, по крайней мере, один из них должен со­провождаться эффектом понижения температуры в адиабатных условиях или поглощения теплоты в изотермических условиях . Кроме этого, для организации циклов необходимы другие процессы: сжатия газов и паров; охлаждения сжатого рабочего тела и передачи теплоты сжатия в окружающую среду или какому-либо приемнику теплоты; передачи теплоты от охлаждае­мого тела к рабочему телу в цикл; процессы конденсации, рекуперации холода и др. В результате процессов рекуперативного (или регенеративного) теплообмена обеспечивается достижение заданной низкой температуры.

Для любого цикла криогенной установки, непрерывно выра­батывающей холод, является принципиальным наличие в цикле процесса или совокупности процессов, обеспечивающих получе­ние холода. Такие процессы назовем холодопроизводящими. Для низкотемпературных циклов с потоком рабочего тела холодопроиз­водящими процессами являются процессы внешнего взаимодейст­вия (или энергетического разделения), в результате которых эн­тальпия потока рабочего тела (или его части) уменьшается. Без холодопроизводящих процессов невозможно осуществить непре­рывное получение холода. Для одноразового охлаждения доста­точно использование любых процессов (эффектов), сопровождаю­щихся необходимым понижением температуры и реализуемых с запасами рабочих веществ .

Важно отметить, что процессы, сопровождающиеся понижением температуры, могут не быть холодопроизводящими процессами в циклах установок. Уменьшение энтальпии потока рабочего тела в цикле обеспечивают созданием условий для совершения потоком работы и передачи ее во внешнюю среду либо условий для передачи теплоты (в общем случае, энергии) от потока или его части внеш­ним телам. При этом часть энергии рабочего тела передается в ок­ружающую среду и его энтальпия (или энтальпия его части) уменьшается. К таким процессам относятся: процессы сжатия с од­новременным или последующим охлаждением рабочего тела (в оп­ределенной области параметров состояния); процессы расширения газов с совершением внешней работы; волновые процессы расширения; процессы охлаждения дополнительными внешними источ­никами холода; процессы откачки паров; динамические процессы температурного расслоения, при которых происходит энергетиче­ское разделение потока, и др. Именно эти процессы являются холодопроизводящими и обеспечивают генерацию холода в циклах. Холодопроизводительность цикла равна суммарному изменению энтальпии во всех холодопроизводящих процессах.

Ответственность холодопроизводящих процессов за генерацию холода не умаляет значения других процессов цикла, в частности, сопровождающихся в адиабатных условиях эффектом понижения температуры. Без них организация цикла также невозможна. Многие из этих процессов являются одновременно и холодопроизводящими, другие (например, процессы дроссели­рования, растворения), не являясь холодопроизводящими, обе­спечивают необходимое изменение температуры рабочего тела.