Криогеника

Не следует путать с крионикой — замораживанием людей и животных в надежде на последующее оживление.

Криоге́ника (от слов греч. κρὐος — холод, мороз и греч. γἐνος — 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 Международная академия холода приняла 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

Холодильные циклы

Обратный Цикл Карно

Основная статья: Парокомпрессионный холодильный цикл

Дроссельный цикл

Цикл построен на изоэнтальпийном охлаждении при прохождении через дроссель.

Источники холода в цикле

Дросселирование

Основная статья: Эффект Джоуля — Томсона

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

Основная статья: Детандер

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

Основная статья: 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.

Так же существует ядерное адиабатическое размагничивание. В настоящий момент при помощи этого метода достигнута наинизшая температура.

См. также

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

Рекомендуемая литература

• Выгодин В. Индустрия холода в XXI веке (рус.) // Империя Холода : журнал. — М., 2004. — № 11.
• Зайцев А.В.Криогеника в начале XXI века (рус)//журнал НИУ ИТМО.- СПб.,2014. - №1
• Мендельсон К. Физика низких температур. — М.: ИЛ, 1963. — 277 с.