Криогеника

Криоге́ника (от слов греч. κρύος «холод, мороз» + γένος «род, происхождение») — раздел физики низких температур, изучающий закономерности изменения свойств различных веществ в условиях крайне низких («криогенных») температур. Кроме этого, этим термином обозначают технологии и аппаратно-методические средства работы в условиях низких температур. Также определяется как область науки, охватывающая исследование, развитие и применение криогенной техники.

В 1971 году Международный институт холода принял рекомендацию, согласно которой криогенными температурами следует называть температуры ниже 120 Кельвинов (температура конденсации природного газа) до температуры 0,7 K (температура получения жидкого гелия под вакуумом). Все температуры ниже 0,3 K — это область сверхнизких температур, для получения которых используются специальные методы охлаждения.

Методы получения низких температур

Обратный Цикл Карно

Дроссельный цикл

Цикл построен на изоэнтальпийном охлаждении при прохождении через дроссель.

Источники холода в цикле

Дросселирование

Дросселирование — понижение давления за счёт проталкивания вещества через узкое проходное сечение. Не является источником холода, а лишь реализует процесс снижения температуры. Источник холода — такое устройство, в котором происходит изменение энтальпии. Дросселирование же — это изоэнтальпийный процесс.

Детандирование

Детандирование — адиабатное расширение потока вещества с получением внешней работы (происходит от фр.). Различаются детандеры: поршневые, турбо, роторные и др. типов. Детандер является одним из основных источников «холода» (наряду с компрессором в криогенном цикле). Адиабатный КПД поршневых детандеров может достигать 90 % и более, у турбодетандеров при высоких температурах указанный параметр не превышает 70 % (при снижении рабочего диапазона температур КПД снижается).

Адиабатическое размагничивание

Адиабатическое размагничивание — метод получения температур ниже 0,7 K. Метод основан на эффекте выделения теплоты из парамагнитных солей при их намагничивании и последующем поглощении теплоты при их размагничивании.

Также существует ядерное адиабатическое размагничивание. В настоящий момент при помощи этого метода достигнута наиболее низкая температура.

См. также

Криоагент
Воздухоразделительные установки
Рефрижератор растворения
Видео на ТВ-канале «Наука 2.0» Большой скачок. Криогеника.