Ожижение гелия в последнее время осуществляется нарастающими темпами. Гелиевые температуры (4, 2 К) получили особое значение в связи с успехами, достигнутыми в области практического использования эффекта сверхпроводимости. Сверхпроводящие обмотки используются при создании мощных магнитов. Создаются электрические машины со сверхпроводящими обмотками. Развиваются исследования по использованию сверхпроводящих линий электропередач.
Таким образом, в настоящее время криогенная техника превра-тилась в самостоятельную область техники с широкими перспективами развития.
1. МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ КУРСА
Задачей курса "Теоретические основы криогенной техники" является изучение методов получения низких температур, изучение рефрижераторных циклов и циклов сжижения газов, а также овладение методикой оптимизации криогенных циклов. Кроме того, в курсе изучаются термодинамические основы процессов разделения газовых смесей и даются основные представления об их расчете.
Конкретизация процессов ожижения газов осуществляется на основе рассмотрения циклов ожижения воздуха, водорода, гелия и других газов. Серьезное значение придается установлению источников необратимых потерь в криогенных циклах. Рассматриваются особенности реальных криогенных циклов по сравнению с теоретическими.
Анализируются пути совершенствования криогенных циклов.
Для более глубокого освоения отдельных разделов курса необходима самостоятельная проработка студентами относящихся к этим разделам материалов, рекомендуемых программой курса и данными методическими указаниями (учебными пособиями и книгами, указанными в рекомендуемой литературе). При изучении курса студенты выполняют (в сроки, обусловленные учебным планом) контрольное задание и лабораторные работы, связанные с методами получения криогенных температур, сжижением газов и разделением газовых смесей.
Изучение курса "Теоретические основы криогенной техники" после выполнения контрольного задания и лабораторных работ завершается сдачей экзамена.
2. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
При изучении используемых методов получения низких температур необходимо с исчерпывающей полнотой установить значение каждого из методов в криогенной технике. Необходимо отчетливо представлять области состояния реального газа, где эти методы могут быть использованы и могут дать наибольший эффект.
Серьезное значение надо придавать получению навыков в расчете внешних, дроссельных и детандерных ступеней охлаждения, а также всего криогенного цикла.
В результате изучения курса должно сложиться ясное представление об относительной эффективности различных циклов ожижения воздуха, водорода, неона и гелия. Студент должен усвоить методику энергетической оптимизации криогенных циклов. Кроме того, студент должен получить достаточно хорошее представление о методах разделения газовых смесей и методике расчета процесса разделения бинарных смесей. Ссылки на рекомендуемую литературу соответствуют списку литературы, который приведен в конце данных методических указаний.
Раздел 1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ
Понятие терминов "открытая система", "изолированная система" и "контрольная поверхность". Параметры и функции состояния. Условия равновесия. Принцип сохранения массы и материальные балансы. Принцип сохранения энергии и баланс энергии. Теорема об изменении импульса. Принцип возрастания энтропии. Необратимость и затрата работы. Принцип недостижимости нуля термодинамической температуры.
Литература: [1], с.18-52.
Раздел 2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА РАБОЧИХ ВЕЩЕСТВ КРИОГЕННЫХ СИСТЕМ
Равновесные состояния и фазовые переходы чистых веществ.
Параметры состояния для веществ в газообразном и жидком виде и парамагнетиков. Понятия о поверхности p-V-T и ее проекциях для реального вещества. Фазовые переходы первого и второго рода.
Равновесные состояния и фазовые переходы бинарных систем. Понятия о поверхности равновесных состояний каждой из двух фаз. Виды равновесных кривых в координатах Т-х и р-х.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.