Specialios kriogeninės technologijos
Superlaidumas
PROCESO APRAŠYMAS
Superlaidininkai yra medžiagos, kurios visiškai praranda savo elektrinę varžą atvėsus iki labai žemos temperatūros. Jau 1911 m. Buvo užfiksuota medžiaga, rodanti šiuos reiškinius. Šių medžiagų kritinė temperatūra, žemiau kurios susidaro poveikis, yra tik šiek tiek didesnė nei absoliutus nulis, todėl aušinimui reikalingas skystas helis (temperatūra: –269 ° C).
Superlaidumas gali generuoti ypač didelius magnetinius laukus. Tai yra pvz. reikalingi medicinoje, tyrimuose ar branduolių sintezėje. Dėl brangaus helio aušinimo galimi naudojimo būdai yra riboti. Šioms programoms skirtas helio tiekimas yra „Messer“ pristatymo programos dalis.
1986 m. Mokslininkai Georgas Bednorzas ir Aleksandras Mülleris atrado medžiagas, kurių kritinė temperatūra buvo šalia skysto azoto virimo taško (-196 ° C), ir 1987 m. Jiems buvo paskirta Nobelio fizikos premija. Kadangi šie vadinamieji aukštos temperatūros superlaidininkai (HTSC) gali būti aušinami skystu azotu, yra daugybė superlaidumo taikymo būdų, pavyzdžiui, srovės ribotuvuose, elektros varikliuose ir generatoriuose.
Nauja šių medžiagų taikymo sritis yra neprarandantis elektros energijos perdavimas maitinimo kabeliais. Tai yra didelis pranašumas, ypač dideliuose miestuose ir pramoninėse teritorijose, nes įprasto vario kabelio klojimas dažnai sukelia sunkumų dėl didelių erdvės poreikių. Be to, HTSC kabeliai nesukuria magnetinių laukų, o tai dar labiau palengvina montavimą. Dėl didelės srovės nešančiosios gebos taip pat įmanoma pernešti didelius energijos kiekius žemesne įtampa. Tai gali padėti sutaupyti pastotės ir išvengti transformatorių elektros nuostolių.
- Skystojo azoto talpa
- Antrinis aušintuvas
- Vacuum Vakuuminis siurblys
- Azotas
- Ssuperlaidininkas
- Kompensacijos eilė
- Skystojo azoto pompa
Kitos taikymo sritys yra elektrolizės elementų maitinimas chemijos pramonėje ar aliuminio gamyboje, taip pat didelės srovės elektroninių duomenų stipinų jungtys.
DUJŲ PRITAIKYMAS
Aukštos temperatūros superlaidininkai gali būti lengvai ir efektyviai aušinami skystu azotu. Pavyzdžiui, srovės ribotuvai yra sumontuoti vakuume izoliuotame kriostate, kuris tiekiamas per lygio valdiklį su mažu skysto azoto kiekiu, kad kompensuotų mažus, bet neišvengiamus šalčio nuostolius.
Tačiau elektros kabelių aušinimo išlaidos yra žymiai didesnės. Čia atšaldytas skystas azotas pumpuojamas per kabelio kriostatą, kad būtų pašalinta įeinanti šiluma. Šiuo tikslu skystas azotas turi būti atvėsinamas iki -206 ° C (10 ° C žemiau jo virimo temperatūros atmosferos slėgyje).
MESSER SPRENDIMAS
Messer sukūrė aušinimo sistemą superlaidžių maitinimo kabelių aušinimui pagal šią schemą:
Sistemą iš esmės sudaro aušintuvas, aušinimo kontūras ir skysto azoto rezervuaras. Iš aušintuvo išorės tiekiamas išsiplėtimo vožtuvas su skystu azotu iš laikymo talpyklos. Čia azotas išgaruoja, taip sukurdamas šaltį aušintuve.
Jei azotui leidžiama tiesiogiai tekėti į atmosferą iš išorinio aušintuvo išorės, jis išgaruoja jo virimo taške (-196 ° C). Tačiau ši aušinimo temperatūra nėra pakankama. Todėl prie antrinio aušintuvo prijungiamas vakuuminis siurblys, kad azotas išgaruotų vakuume (esant 150 mbar). Tokiu būdu garinimo temperatūra gali būti sumažinta iki -209 ° C. Toliau mažinti temperatūros neįmanoma, nes azotas užšąla –210 ° C.
Aušintuvo viduje yra šilumokaitis. Per tai pumpuojamas skystas azotas (veikiantis kaip šaltnešis), kuris atvėsta iki -206 ° C temperatūros. Taigi šaldymas ir šaltas perdavimas atliekamas su ta pačia įranga.
Šilumnešyje esantis peršaldytas skystas azotas teka per superlaidininko kabelį, kad išsklaidytų patekusią šilumą. Azotas šiek tiek įkaista, tačiau jis visada išlieka skystas ir neišgaruoja. Tada jis grįžta į siurblį, po to į antrinį aušintuvą, kuriame vėl aušinamas iki -206 ° C aušinimo temperatūros. Tai sukuria uždarą aušinimo kontūrą, kuris per kompensacinę liniją yra prijungtas prie skysto azoto rezervuaro, kad kompensuotų tūrio ir slėgio svyravimus.
Visi aušinimo sistemos komponentai (išskyrus laikymo talpyklą) yra įmontuoti į rėmą, pagamintą iš plieninių profilių ir visiškai apvalkalą, laidą ir izoliaciją. Vakuuminiams siurbliams yra numatytas atskiras rėmas. Šios „slidės“ yra visiškai veikiantys agregatai, kurie yra visiškai išbandyti gamykloje. Dėl šios priežasties įrengimo darbai vietoje yra nedideli, o paleidimas atliekamas greitai ir efektyviai.
Aušinimo įrenginio veikimo bandymas