Кріогенна техніка і технологія. Вступна лекція

Август 9, 2022

Главная
Физика
Кріогенна техніка і технологія. Вступна лекція

Содержание

2. Вступна лекція Загальна інформація про кріогеніку Історія розвитку кріогеніки Сучасні галузі промисловості та науки, де застосовується
3. Визначення Кріогенна техніка та технологія, або як її інакше називають кріогеніка (з грецької krýos – холод,
4. Об’єкт дослідження – кріогенні системи Кріогенна система – група компонентів, що взаємодіють між собою та перебувають
5. Область кріогенних температур XIII конгрес з холоду у 1971 році ухвалив рішення: вважати областю кріогенних температур
6. Задача кріогеніки Розроблення та вдосконалення низькотемпературних технологій, процесів і обладнання
7. Споріднені науки Кріофізика – фундаментальні дослідження у кріогенній області Кріобіологія – досліджує властивості біологічних об’єктів при
8. Історія розвитку кріогеніки 1823 Майкл Фарадей (Англія) довів можливість зрідження газів та отримав рідкий хлор
9. Історія розвитку кріогеніки Середина ХІХ ст Постійні гази, що на думку вчених взагалі не можуть бути
10. Історія розвитку кріогеніки 1877 Гірничий інженер Луї Поль Кайєте (Франція) одержав туман з крапель рідкого кисню
11. Історія розвитку кріогеніки 1877 Рауль Пікте (Швейцарія) одержав туман з рідкого кисню (90 К), використавши каскадну
12. Історія розвитку кріогеніки 1883 – 1884 Кароль Вроблевський та Зігмунд Ольшевський створили лабораторію з фізики низьких
13. Історія розвитку кріогеніки 1892 Джеймс Дьюар, професор хімії Королівського університету (Лондон) винайшов посудину з вакуумованими стінками
14. Історія розвитку кріогеніки 1895-1896 Карл Лінде (Німеччина) та Вільям Хемпсон (Англія) побудували лабораторні зріджувачі повітря безперервної
15. Історія розвитку кріогеніки 1895 Хайк Камерлінг Онесс заснував фізичну лабораторію у Лейденському університеті (Голандія). У ній
16. Історія розвитку кріогеніки 1898 Джеймс Дьюар одержав 20 см3 рідкого водню, що вільно кипів у вакуумно
17. Історія розвитку кріогеніки 1902–1906 Ж. Клод (Франція) зрідив повітря в установці з детандером та вдосконалив процес
18. Історія розвитку кріогеніки 1910 У Лейденському університеті під час спроби отримання твердого гелію протягом тривалого часу
19. Історія розвитку кріогеніки 1911 Хайк Камерлінг Онесс відкрив явище надпровідності – повної втрати металом електричного опору.
20. Історія розвитку кріогеніки 1912 Побудовано промислові установки розділення повітря (Німеччина, Франція). 1915 К. Лінде одержав аргон
21. Історія розвитку кріогеніки 1921 У США створено гелієві заводи продуктивністю до 1000 м3/добу 1926 – 1932
22. Історія розвитку кріогеніки 1929-1930 Володимир Глушко, Фрідрих Цандер, Сергій Корольов створили рідинні ракетні двигуни, окисником у
23. Історія розвитку кріогеніки 1932 Віллем Кеезом (Нідерланди) шляхом вакуумування рідкого гелію досягнув температури 0,71 К. 1930–50-ті
24. Історія розвитку кріогеніки 1934 Петро Капіца (СРСР - Англія) побудував зріджувач гелію з детандером (11 К).
25. Історія розвитку кріогеніки 1948 У Лос-Аламоській лабораторії (США) отримано рідкий гелій-3 (0,25 К)
26. Історія розвитку кріогеніки 1954 Д.Доунт, К.Барнес, К.Хір за допомогою розробленого ними магнітного кріорефрижератора отримали стійкі температури
27. Історія розвитку кріогеніки 1955–1958 У СРСР винайдено промисловий спосіб виділення дейтерію з водню (М.П.Малков)
28. Історія розвитку кріогеніки 1965 – 1970 Початок практичного використання над-провідності у електричних машинах. До 1985 року
29. Історія розвитку кріогеніки 1980–1985 У СРСР розроблені надпровідні установки для прискорювачів заряджених часток та плазмових систем
30. Історія розвитку кріогеніки 1986 Карл Мюллер (Швейцарія) та Йоханес Георг Беднорц (Німеччина) встановили, що керамічний провідник,
31. Історія розвитку кріогеніки 1995 Карл Віман та Ерік Корнелл (Університет штату Колорадо, США) шляхом розмагнічування ядер
32. Застосування кріогеніки Отримання, зрідження, зберігання газів Фізичні дослідження Надпровідні технології Вакуумна техніка Електроніка, комп’ютерна техніка Авіація,
33. Отримання, зрідження, зберігання, використання газів Розділення газових сумішей (повітря, природний газ, коксовий газ та ін.) Отримання
34. Отримання, зрідження, зберігання, використання газів Кріорезервуар для зрідженого азоту (Гродно, Білорусь) Кріорезервуари для зрідженого кисню (Байконур,
35. Фізичні дослідження Дослідження властивостей матеріалів Оптика Електромагнітні дослідження Ядерна фізика Дослідження елементарних часток
36. Надпровідні технології Потужні ЛЕП та струмопідведення (до 10 ГВт) Потужні генератори, електродвигуни трансформатори Вимірювальні прилади Потужні
37. Вакуумна техніка Частина системи азотно-гелієвого кріорефрижератора Великого адронного колайдера Створення надглибокого вакууму Кріовакуумна установка – імітатор
38. Електроніка, комп’ютерна техніка Охолодження комп’ютерного процесора Pentium IV зрідженим азотом для досягнення частоти 5,2 ГГц
39. Авіація, ракетно-космічна техніка Рідинні реактивні двигуни для літаків та ракет (LH2 – LO2) Зліва – Вернер
40. Медицина, біологія Кріотерапія Кріохірургія Кріоанестезія Косметологія Зберігання біологічних матеріалів МРТ-діагностика
41. Кріотехнології у харчовій промисловості Сублімаційне висушування Кріогрануляція та інші Кріозаморожування Кріоподрібнення
42. Інші галузі Кріоподрібнення для утилізації гумових покришок Автомобілі на водні (BMW Hydrogen 7) та рідкому азоті
44. Скачать презентацию

Слайд 2

Вступна лекція
Загальна інформація про кріогеніку
Історія розвитку кріогеніки
Сучасні галузі промисловості та науки,

де застосовується кріогенна техніка

Слайд 3

Визначення
Кріогенна техніка та технологія, або як її інакше називають кріогеніка
(з

грецької krýos – холод, -genes – породження) – наука про одержання (кріогенна техніка) та використання (кріогенна технологія) низьких температур.

Слайд 4

Об’єкт дослідження – кріогенні системи
Кріогенна система – група компонентів, що взаємодіють

між собою та перебувають при кріогенних температурах.

Слайд 5

Область кріогенних температур
XIII конгрес з холоду у 1971 році ухвалив рішення:

вважати областю кріогенних температур зону нижче за 120 К (–153°С).
Температури кипіння звичних холодоагентів (аміак, фреони) лежать вище за цю точку, а нормальні температури зрідження найпоширеніших газів (азот, кисень, водень, гелій та ін.) – нижче за неї.

Слайд 6

Задача кріогеніки
Розроблення та вдосконалення низькотемпературних технологій, процесів і обладнання

Слайд 7

Споріднені науки
Кріофізика – фундаментальні дослідження у кріогенній області
Кріобіологія – досліджує властивості

біологічних об’єктів при кріогенних температурах
Кріомедицина – розробляє методи лікування з використанням кріотехнологій
Кріоелектроніка – використовує кріогенні технології для створення електронних пристроїв

Слайд 8

Історія розвитку кріогеніки
1823
Майкл Фарадей (Англія) довів можливість зрідження газів та

отримав рідкий хлор

Слайд 9

Історія розвитку кріогеніки
Середина ХІХ ст
Постійні гази, що на думку вчених взагалі

не можуть бути зріджені:

Повітря
Водень
Кисень
Азот
Вуглекислий газ
Монооксид вуглецю

Слайд 10

Історія розвитку кріогеніки
1877
Гірничий інженер Луї Поль Кайєте (Франція) одержав туман

з крапель рідкого кисню (90 К) шляхом попереднього охолодження посудини зі стисненим до 30 МПа киснем та подальшим раптовим розширенням кисню. Доведено можливість зрідження постійних газів.

Слайд 11

Історія розвитку кріогеніки
1877
Рауль Пікте (Швейцарія) одержав туман з рідкого кисню

(90 К), використавши каскадну холодильну машину

Слайд 12

Історія розвитку кріогеніки
1883 – 1884
Кароль Вроблевський та Зігмунд Ольшевський створили

лабораторію з фізики низьких температур у Краківському університеті (Польща), у якій одержали рідкий кисень у вигляді “спокійно киплячої у дослідній трубі рідини” у кількості достатній для вивчення його властивостей. Спосіб – одноразове адіабатне розширення стисненого газу, охолодженого киплячим під вакуумом етиленом. Через кілька днів на тій самій установці одержаний рідкий азот (77 К). Згодом зріджено водень.

Слайд 13

Історія розвитку кріогеніки
1892
Джеймс Дьюар, професор хімії Королівського університету (Лондон) винайшов

посудину з вакуумованими стінками для зберігання кріорідин (посудина Дьюара).

Слайд 14

Історія розвитку кріогеніки
1895-1896
Карл Лінде (Німеччина) та Вільям Хемпсон (Англія)

побудували лабораторні зріджувачі повітря безперервної дії. Лінде одержав патент на зрідження повітря. Заснована ним Linde Company – одна з провідних у кріогеніці.

Слайд 15

Історія розвитку кріогеніки
1895
Хайк Камерлінг Онесс заснував фізичну лабораторію у Лейденському

університеті (Голандія). У ній у 1908 р одержано рідкий гелій (близько 60 см3) (4 К), до 1919 р. продуктивність зріджувачів гелію сягнула 2 л/год.

Слайд 16

Історія розвитку кріогеніки
1898
Джеймс Дьюар одержав 20 см3 рідкого водню, що вільно

кипів у вакуумно ізольованій трубі (20,5 К). Через кілька місяців він одержав твердий водень (14 К).

Слайд 17

Історія розвитку кріогеніки
1902–1906
Ж. Клод (Франція) зрідив повітря в установці

з детандером та вдосконалив процес розділення повітря в ректифікаційній колоні з дефлегматором.

Слайд 18

Історія розвитку кріогеніки
1910
У Лейденському університеті під час спроби отримання твердого

гелію протягом тривалого часу підтримували рекордно низьку температуру 1,04 К. Але твердий гелій не отримали, бо для цього потрібен був тиск > 25 атм.

Слайд 19

Історія розвитку кріогеніки
1911
Хайк Камерлінг Онесс відкрив явище надпровідності –

повної втрати металом електричного опору. За це він отримав Нобелівську премію у 1913 році

Слайд 20

Історія розвитку кріогеніки
1912
Побудовано промислові установки розділення повітря (Німеччина, Франція).
1915
К.

Лінде одержав аргон шляхом ректифікації аргонової фракції

Слайд 21

Історія розвитку кріогеніки
1921
У США створено гелієві заводи продуктивністю до

1000 м3/добу
1926 – 1932
Френсіс Саймон зрідив гелій методом адіабатної десорбції, а згодом – одноступеневим адіабатним розширенням

Слайд 22

Історія розвитку кріогеніки
1929-1930
Володимир Глушко, Фрідрих Цандер, Сергій Корольов створили рідинні

ракетні двигуни, окисником у яких був рідкий кисень

Слайд 23

Історія розвитку кріогеніки
1932
Віллем Кеезом (Нідерланди) шляхом вакуумування рідкого гелію досягнув

температури 0,71 К.

1930–50-ті
Активний розвиток ракетної техніки потребував вироблення зрідженого кисню у промислових масштабах. Активний розвиток киснедобувної промисловості у світі

Слайд 24

Історія розвитку кріогеніки
1934
Петро Капіца (СРСР - Англія) побудував зріджувач гелію

з детандером (11 К). У 1939 р. він розробив активно-реактивний турбодетандер та здійснив розділення повітря на основі циклу низького тиску

Слайд 25

Історія розвитку кріогеніки
1948
У Лос-Аламоській лабораторії (США) отримано рідкий гелій-3

(0,25 К)

Слайд 26

Історія розвитку кріогеніки
1954
Д.Доунт, К.Барнес, К.Хір за допомогою розробленого ними магнітного

кріорефрижератора отримали стійкі температури 0,2...0,3 К та короткочасні температури 0,0114 К

Слайд 27

Історія розвитку кріогеніки
1955–1958
У СРСР винайдено промисловий спосіб виділення дейтерію з

водню (М.П.Малков)

Слайд 28

Історія розвитку кріогеніки
1965 – 1970
Початок практичного використання над-провідності у електричних

машинах. До 1985 року їх потужність зросла до 500 МВт

Слайд 29

Історія розвитку кріогеніки
1980–1985
У СРСР розроблені надпровідні установки для прискорювачів заряджених

часток та плазмових систем

Слайд 30

Історія розвитку кріогеніки
1986
Карл Мюллер (Швейцарія) та Йоханес Георг Беднорц (Німеччина)

встановили, що керамічний провідник, збудований з атомів лантану, барію, міді та кисню має температуру переходу у надпровідний стан 35 К – відкриття високотемпературної надпровідності.
Зараз критична температура сягнула 164 К – вийшла за межі кріогенної області.

Слайд 31

Історія розвитку кріогеніки
1995
Карл Віман та Ерік Корнелл (Університет штату Колорадо,

США) шляхом розмагнічування ядер рубідію досягли найнижчої на сьогодні температури 5,9·10-12 К та виробили конденсат Бозе-Ейнштейна – бозонну квантову рідину

Слайд 32

Застосування кріогеніки
Отримання, зрідження, зберігання газів
Фізичні дослідження
Надпровідні технології
Вакуумна техніка
Електроніка, комп’ютерна техніка
Авіація, ракетно-космічна

техніка
Медицина, біологія, сільське господарство
Харчова промисловість
Утилізація відходів

Слайд 33

Отримання, зрідження, зберігання, використання газів
Розділення газових сумішей (повітря, природний газ, коксовий

газ та ін.)
Отримання газів (азот, кисень, водень, інертні гази)
Зрідження природного газу для транспортування та зберігання

Слайд 34

Отримання, зрідження, зберігання, використання газів
Кріорезервуар для зрідженого азоту
(Гродно, Білорусь)
Кріорезервуари для

зрідженого кисню
(Байконур, Казахстан)

Слайд 35

Фізичні дослідження
Дослідження властивостей матеріалів
Оптика
Електромагнітні дослідження
Ядерна фізика
Дослідження елементарних часток

Слайд 36

Надпровідні технології
Потужні ЛЕП та струмопідведення (до 10 ГВт)
Потужні генератори, електродвигуни трансформатори
Вимірювальні

прилади
Потужні магнітні соленоїди

Слайд 37

Вакуумна техніка
Частина системи азотно-гелієвого кріорефрижератора Великого адронного колайдера
Створення надглибокого вакууму
Кріовакуумна установка

– імітатор космічного простору для випробування елементів космічних апаратів

Слайд 38

Електроніка, комп’ютерна техніка
Охолодження комп’ютерного процесора Pentium IV зрідженим азотом для досягнення

частоти 5,2 ГГц

Слайд 39

Авіація, ракетно-космічна техніка
Рідинні реактивні двигуни для літаків та ракет
(LH2 – LO2)
Зліва

– Вернер фон Браун та ракетоносій Saturn-5 (1967)
Зправа – ракетоносій Союз (1957)

Слайд 40

Медицина, біологія
Кріотерапія
Кріохірургія
Кріоанестезія
Косметологія
Зберігання біологічних матеріалів
МРТ-діагностика

Слайд 41

Кріотехнології у харчовій промисловості
Сублімаційне висушування
Кріогрануляція
та інші
Кріозаморожування
Кріоподрібнення

Слайд 42

Інші галузі
Кріоподрібнення для утилізації гумових покришок
Автомобілі на водні (BMW Hydrogen

7) та рідкому азоті (Україна, США, Велика Британія)

Кріогенна техніка і технологія. Вступна лекція

Содержание

Вступна лекціяЗагальна інформація про кріогенікуІсторія розвитку кріогенікиСучасні галузі промисловості та науки,

ВизначенняКріогенна техніка та технологія, або як її інакше називають кріогеніка (з

Об’єкт дослідження – кріогенні системиКріогенна система – група компонентів, що взаємодіють

Область кріогенних температурXIII конгрес з холоду у 1971 році ухвалив рішення:

Задача кріогенікиРозроблення та вдосконалення низькотемпературних технологій, процесів і обладнання

Споріднені наукиКріофізика – фундаментальні дослідження у кріогенній областіКріобіологія – досліджує властивості

Історія розвитку кріогеніки1823 Майкл Фарадей (Англія) довів можливість зрідження газів та

Історія розвитку кріогенікиСередина ХІХ стПостійні гази, що на думку вчених взагалі

Історія розвитку кріогеніки1877 Гірничий інженер Луї Поль Кайєте (Франція) одержав туман

Історія розвитку кріогеніки1877 Рауль Пікте (Швейцарія) одержав туман з рідкого кисню

Історія розвитку кріогеніки1883 – 1884 Кароль Вроблевський та Зігмунд Ольшевський створили

Історія розвитку кріогеніки1892 Джеймс Дьюар, професор хімії Королівського університету (Лондон) винайшов

Історія розвитку кріогеніки1895-1896 Карл Лінде (Німеччина) та Вільям Хемпсон (Англія)

Історія розвитку кріогеніки1895 Хайк Камерлінг Онесс заснував фізичну лабораторію у Лейденському

Історія розвитку кріогеніки1898Джеймс Дьюар одержав 20 см3 рідкого водню, що вільно

Історія розвитку кріогеніки1902–1906 Ж. Клод (Франція) зрідив повітря в установці

Історія розвитку кріогеніки1910 У Лейденському університеті під час спроби отримання твердого

Історія розвитку кріогеніки1911 Хайк Камерлінг Онесс відкрив явище надпровідності –

Історія розвитку кріогеніки1912 Побудовано промислові установки розділення повітря (Німеччина, Франція).1915 К.

Історія розвитку кріогеніки1921 У США створено гелієві заводи продуктивністю до

Історія розвитку кріогеніки1929-1930 Володимир Глушко, Фрідрих Цандер, Сергій Корольов створили рідинні

Історія розвитку кріогеніки1932 Віллем Кеезом (Нідерланди) шляхом вакуумування рідкого гелію досягнув

Історія розвитку кріогеніки1934 Петро Капіца (СРСР - Англія) побудував зріджувач гелію

Історія розвитку кріогеніки1948 У Лос-Аламоській лабораторії (США) отримано рідкий гелій-3

Історія розвитку кріогеніки1954 Д.Доунт, К.Барнес, К.Хір за допомогою розробленого ними магнітного

Історія розвитку кріогеніки1955–1958 У СРСР винайдено промисловий спосіб виділення дейтерію з

Історія розвитку кріогеніки1965 – 1970 Початок практичного використання над-провідності у електричних

Історія розвитку кріогеніки1980–1985 У СРСР розроблені надпровідні установки для прискорювачів заряджених

Історія розвитку кріогеніки1986 Карл Мюллер (Швейцарія) та Йоханес Георг Беднорц (Німеччина)

Історія розвитку кріогеніки1995 Карл Віман та Ерік Корнелл (Університет штату Колорадо,

Отримання, зрідження, зберігання, використання газівРозділення газових сумішей (повітря, природний газ, коксовий

Отримання, зрідження, зберігання, використання газівКріорезервуар для зрідженого азоту (Гродно, Білорусь)Кріорезервуари для

Фізичні дослідженняДослідження властивостей матеріалівОптикаЕлектромагнітні дослідженняЯдерна фізикаДослідження елементарних часток

Надпровідні технологіїПотужні ЛЕП та струмопідведення (до 10 ГВт)Потужні генератори, електродвигуни трансформаториВимірювальні

Вакуумна технікаЧастина системи азотно-гелієвого кріорефрижератора Великого адронного колайдераСтворення надглибокого вакуумуКріовакуумна установка

Електроніка, комп’ютерна технікаОхолодження комп’ютерного процесора Pentium IV зрідженим азотом для досягнення

Авіація, ракетно-космічна технікаРідинні реактивні двигуни для літаків та ракет(LH2 – LO2)Зліва

Медицина, біологіяКріотерапіяКріохірургіяКріоанестезіяКосметологіяЗберігання біологічних матеріалівМРТ-діагностика

Кріотехнології у харчовій промисловостіСублімаційне висушуванняКріогрануляціята іншіКріозаморожуванняКріоподрібнення

Інші галузіКріоподрібнення для утилізації гумових покришок Автомобілі на водні (BMW Hydrogen

Похожие презентации