|

Моделирование и экспериментальное исследование процесса вакуумной откачки паров жидкого азота

Авторы: Усцов А.А., Куприянов М.Ю. Опубликовано: 11.08.2020
Опубликовано в выпуске: #4(133)/2020  

DOI: 10.18698/0236-3941-2020-4-95-108

 
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Вакуумная, компрессорная техника и пневмосистемы  
Ключевые слова: термостатирование, вакуумирование, экспериментальный стенд, сосуд Дьюара, фазовый переход

Проведены необходимые теоретические расчеты для моделирования процесса откачки насыщенных паров жидкого азота с учетом принятых допущений. Приведена схема экспериментального стенда. Описана последовательность проведения эксперимента. Проверена правильность подбора сосуда Дьюара и вакуумного насоса объемного действия для обеспечения необходимого уровня разрежения над зеркалом жидкого азота. Собран стенд и проведен эксперимент, в рамках которого выполнено термостатирование в диапазоне от 63 до 77 K, а также осуществлен фазовый переход азота из жидкого состояния в твердое. Вычислена масса испарившегося азота, необходимая для достижения температуры его тройной точки. Рассчитана эффективная скорость откачки системы с учетом проводимости отдельных элементов. Определено необходимое минимальное время откачки паров. Представлены зависимости температуры и давления в системе с течением времени. Описана возможная модернизация экспериментальной установки --- внедрение дополнительных центров кристаллизации и учет массы жидкого азота с помощью электронных весов

Литература

[1] Малков М.П., ред. Справочник по физико-техническим основам криогеники. М., Энергоатомиздат, 1985.

[2] Сычев В.В., Вассерман А.А., Козлов А.Д. и др. Термодинамические свойства азота. М., Издательство стандартов, 1977.

[3] Левченко А.В., Артемьев О.Г., Лавров Н.А. и др. Компенсация потерь азота в атмосфере герметично замкнутого обитаемого объекта. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2018, № 11, с. 33--34.

[4] Грезин А.К., Зиновьев В.С. Микрокриогенная техника. М., Машиностроение, 1977.

[5] Song J.B., Kim K.L., Kim K.J., et al. The design, fabrication and testing of a cooling system using solid nitrogen for a resistive high-TC superconducting fault current limiter. Supercond. Sc. Technol., 2018, vol. 21, no. 2, art. 115023. DOI: https://doi.org/10.1088/0953-2048/21/11/115023

[6] Демихов К.Е., Панфилов Ю.В., ред. Вакуумная техника. М., Машиностроение, 2009.

[7] Баррон Р.Ф. Криогенные системы. М., Энергоатомиздат, 1989.

[8] Журлова П.Ю., Губин М.В. Исследование процесса вакуумной откачки паров насыщенного азота с целью получения температур на уровне 63--77 K. Молодежный научно-технический вестник, 2016, № 2. URL: http://ainsnt.ru/doc/834165.html

[9] Фролов Е.С., Минайчев В.С., ред. Вакуумная техника. М., Машиностроение, 1985.

[10] Hoffman D., Singh B., Thomas III J.H. Handbook of vacuum science and technology. Academic Press, 1997.

[11] Розанов Л.Н. Вакуумная техника. М., Высшая школа, 2007.

[12] Архаров А.М., Архаров И.А., Тычкова С.О. К задаче об изменении температуры криогенных жидкостей при откачке их паров и хранении. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2010, № S1, с. 41--45.

[13] Никулин Н.К., Ануфриев И.И. Экспериментальное определение количества газа, адсорбированного на технологических поверхностях откачиваемых объектов. Сб. науч. работ 37-й Междунар. науч. конф. Евразийского Научного Объединения. М., ЕНО, 2018, с. 43--45.

[14] Григорьев В.А., Павлов Ю.М., Аметистов Е.В. Кипение криогенных жидкостей. М., Энергия, 1977.

[15] Самойлович Г.С. Гидрогазодинамика. М., Машиностроение, 1990.