Техника - молодёжи 1937-03, страница 11

Теперь, наконец, мы можем подойти к тому счастливому моменту в истории науки, когда француз Кальете, а за ним женевский профессор Пикте увидели впервые в виде жидкостей «постоянные» газы. Это случилось в 1877 году, через восемь лет после открытия Эндрюса. Но это были лишь первые робкие шаги, так как получаемые жидкости тут же, «а глазах у зрителей, исчезали.

Каким же образом получить температуру ниже минус 118° и даже минус 190°, при которых, как предсказывал Лавуазье, воздух превратится в жидкость?

Когда накачивается камера футбольного мяча, воздух в нем нагревается. Это объясняется тем, что механическая работа сжатия превращается в теплоту. Но если этому газу дать сейчас же расшириться, то он будех производить некоторую работу расширения и будет затрачивать на это тейло. Так как постоянного источника тепла при этом нет, то тепло, необходимое для работы расширения, будет 'забираться от самого газа, и газ при этом будет охлаждаться. Чем большая совершается работа, тем больше охлаждение.

Представим себе, далее, аппарат, состоящий из нескольких трубок, вложенных одна в другую и сделанных из материала, который легко передает тепло, например из меди. Если мы пустим охлажденный газ по внутренним трубкам, а по внешним сжатый газ, который должен расшириться, то он еще до расширения сильно охладится. Таким образом, мы мо^сем получить при расширении его еще более низкую температуру. Такой аппарат называется теплообменником. Пропуская газ несколько' раз через теплообменник и расширяя его, мы можем достичь столь низкой температуры, при которой воздух превратится в жидкость.

Мысль о таком спосоое получения жидкого воздуха была высказана еще в 1898 году английским ученым Рэлеем. Но осуществить это на практике оказалось значительно труднее. Когда воздух поступал в расширительную машину и совершал там. работу, в машине все моментально замерзало, вся она покрывалась льдом, в ней частично образовывался жидкий воздух, и она .останавливалась.

Эти громадные котлы служат для очистки воздуха от примесей влаги и углекислоты. Об их величине можно судить, сравнив их хотя бы с человеком, стоящим слева

Это дало в то время повод многим думать, что охлаждение воздуха по такому принципу не осуществимо. Начали искать способ, как бы обойти это препятствие.

И вот в 90-х годах прошлого столетия немецкий инженер Карл Линде сумел использовать для получения «глубокого» холода другой принцип.

В науке был давно известен опыт, произведенный двумя англичанами — Джаулем и Томсоном: если дать сжатому газу расшириться в какой-нибудь сосуд до более низкого давления, то, даже не совершая работы, газ значительно охладится. Этот процесс называется дросселированием газа.

Этим эффектом охлаждения газов при их дросселировании с более высокого давления до более низкого и воспользовался Линде для конструирования своей машины по получению жидкого воздуха.

В 1895 году Линде' демонстрировал свой первый аппарат, в котором получался жидкий воздух. А в 1899 году его машина производительностью в 50 л жидкого- воздуха в час работала уже на одном из химических заводов.

Но в том же году французский инженер Клод принялся вновь изыскивать способ, как бы получить жидкий воздух ранее оставленным путем— заставляя сжатый гае совершать внешнюю работу.

Трудности заключались в следующем. Нужно было избежать получения жидкого воздуха в самой машине и найти такую смазку, которая не замерзла бы даже при 150° ниже нуля.

В 1902 году Клод преодолел все трудности, и такая машина, где сжатый воздух, совершая работу, сильно охлаждался, была построена. Машина эта называется детандером. В принципе детандер представляет ообой самую обычную поршневую машину, которая приводится в движение сжатым воздухом. Расширяясь в цилиндрах этой машины, сжатый воздух заставляет двигаться поршень, то есть совершает внешнюю работу. Движение поршня используется для сжатия новой порции газа.

Клод сжимал воздух, затем пускал его в теплообменник для предварительного охлаждения. Часть воздуха после теплообменника шла в детандер, где и расширялась, совершая внешнюю работу. При этом температура воздуха в детандере падала до «глубокого» холода, до минус 150°.

Часть сжатого воздуха, которая не попадала в детандер, шла после теплообменника в змеевик, называемый конденсатором, где и происходило его сжижение. В конденсаторе воздух сжимался давлением в 40 атмосфер. Под таким давлении он превращался в жидкость при температуре в 140° ниже нуля, то есть при критической температуре.

Этот воздух, находящийся под давлением в 40 атмосфер в конденсаторе, охлаждался воздухом, который поступал по трубопроводам из детандера. Следовательно, если в детандере получить температуру в 150° ниже нуля, то при помощи этого холода можно сжижить воздух в конденсаторе.

Такое устройство аппарата Клода позволяло избежать самого опасного момента — замерзания воздуха в рабочей части машины, там, где воздух, расширяясь, должен произвести какую-то внешнюю работу. В самом деле, в детандере Кло-

2. „Тихпика молодежи" М 3

9