Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 63
Текст из файла (страница 63)
3 Теплообмен в элементах сверхпроводящих систем 226 Продолжение табл, З.б р.)О-', Па !', Дж/кг !", Джукг о' ° )бз, и'/кг в" ° Ир, м'/кг т, К 0,09246 0,09427 0,09639 0,09893 0,1021 0,1063 0,1436 4,85 4,90 4,95 5,00 5,05 5,10 5,201 1,7373 1, 8072 1,8801 1,9541 2,0301 2, Ю91 2,2742 ' В работе !02] наиболее полно представлены таблкцы всех известных теплофквнческкх свойств сме в дкапазоне температур от й до )000 К прн давлснкях до )00 МПа (см. также !2В1). Т а б л и ц а 3.6 Термодимамические свойства аНе иа линии фазового равновесия жидкость — иар между Х-точкой и критической точкой 162] и с:(и оз « и ст м с.« и д « с м д к ы 2962 9025 3006 8954 3050 8884 2180 33!О 2190 3310 2210 3320 7 660 7 790 7 940 3200 3200 3200 5610 3160 2810 5610 5630 5660 3200 3100 2730 3 470 3 570 3 680 3,70 3,75 3,80 2, 177 2,20 2,25 1! 920 ! 67! 1738 11 920 11 850 11 710 2230 3320 2250 3330 2260 3330 3095 8813 3!41 8743 3187 7673 3 800 3 920 4 050 8 100 8 270 8 450 2560 2380 2250 5690 5730 5770 32!О 3210 3220 3,85 3,90 3,95 2460 2250 2100 1 796 ! 849 1 898 11 570 11 450 11 320 2,30 2,35 2,40 2280 3330 2300 3340 2320 3340 32 20 3220 3230 2170 2130 2110 5810 5850 5890 4 190 4 350 45!О 8 650 8 870 9 100 8603 8533 8463 2000 1930 1880 3234 328! 3330 4,00 4,05 4,10 1 943 1986 2 027 11 200 11 090 10980 2,45 2,50 2,55 2340 3340 2360 3350 2370 3350 2100 2120 2140 4,16 3379 8393 4,20 3429 8322 4,224 3454 8287 3230 3240 3240 5930 5980 6020 9 350 9 630 9 780 20 68 2 108 2 147 4 690 4 880 4 980 18 50 1840 ! 840 10 870 1О 760 1О 660 2,60 2,65 2,70 238О ЗЗЬО 2400 3350 2420 3360 2 186 2 225 22 56 2180 2220 2270 3240 3250 3250 6070 6130 6180 ! 840 !850 1870 5 090 5 320 5 580 9 940 10 300 10 700 4,25 4,30 4,35 3480 8250 3532 8177 3585 8104 !0 560 10 470 10 370 2,75 2,80 2,85 2440 3360 2470 3360 2490 3370 3260 3260 32 60 2310 2370 2420 6240 6300 6360 6 860 б 180 б 550 11 100 11 600 12 100 3640 8029 3695 9753 3753 7876 10 280 1О 190 1О !!О 1880 1900 19 20 2,90 2,95 3,00 2 304 2 343 2 382 4,40 4,45 4,50 3270 3270 3270 2480 2540 2600 6120 649О 6560 12 ВОО 13 500 14 400 2510 3370 2540 3370 2570 3380 3812 7796 3873 7714 3936 7629 1О 020 9 937 9 855 1940 !960 1980 3,05 3,10 3,15 6 960 7 440 8 010 4,55 4,65 2 422 2 462 2 602 2590 3380 2620 3380 2660 3380 32 80 3280 3280 2670 2730 2800 6640 6720 6800 15 500 16 800 18 500 3,20 .
3,25 3,30 4002 7540 407! 7448 4144 7350 8 680 9 510 1О 500 2000 2020 2040 4,70 4,75 4,80 2 542 2 583 2 624 9 774 9 694 9 616 2690 3390 2730 3390 2760 3390 3290 3290 3290 2870 2950 3020 2 665 2 706 2 748 3,35 3,40 3,45 20 700 23 600 27900 2060 2070 2090 6890 6980 7080 4,85 4,90 4,95 4221 7246 4304 7133 4394 7010 9 539 9 463 9 389 1! 900 !3 600 16 100 28!О 3390 2860 3380 2920 3370 34 600 46 200 71 500 19900 26 100 38 500 3,50 3,55 3,60 3,65 2 790 2 832 2 875 2910 9 314 9 241 9 169 9 097 2110 2!ЗО 2!40 2160 3300 3300 3300 3310 3100 3190 3280 3370 7180 7290 7400 7520 0,3105 0.,2919 0,2733 0,2545 0,2349 0,2!33 0,1436 5,00 4495 6871 5,05 4609 6710 5,10 4747 6513 5,201 5589 5589 13 830 14 300 14 810 15390 16 040 16 820 21 360 28 510 28 180 27 770 27 280 26 660 25 830 21 360 Равд.
3 Тенлообмен е элементах сеерхнроводяи)их систем 228 д мг ег/Гнт! л.ые, Рг/Гн Х> Р,б ,йм/гх х 1Р Ег.гбт ле/ггг О ,е 1б,' лг/ет 1Р П 1 г Р Мба Рбб Рнс. 3.2. Зависимость теплоемкости жидкого гелия, находящегося под давлением насыщенных паров, от температуры, яснеиы на основе теории сверхтекучести, предложенной Л. Д. Ландау !!8), в основу ноторой положены квантово-механические представления о характере теплового движения в жццком гелии, Согласно этой теории жидкий Не-11 можно условно рассматривать как совокупность двух взаимопроникающих компоневтов, находящихся в различных квантовых состояниях: сверхтекучего и нормального.
Первый из них обладает нулевой вязкостью, нулевой энтропией и не несет квантов возбуждения, т.е.какбынаходится при абсолютном нуле температур. Нормальный компонент ведет себя как обычная вязкая жидкость и обладает квантами возбуждения (фононами и ротоиами).
Плотность Не-11 при любой температуре можно представить в виде суммы плотностей р„— нормального компонента н р~— сверхтекучего компонента, Массовые концентрации каждого из компонентов зависят от температуры (рис. 3.3). Прн Т=0 К Не-11 целиком состоит из сверхтекучего компонента с плотностью р„ а при Та — только из нормальной с плотностью р . Более подробное изложение вопросов, освещающих необычность свойств Йе.11, можно найти в !35, 38, 39]. Способность Не-11 сохранять жидкое состояние вплоть до абсолютного нуля тем- Р б,б бе тб Я,б д Рис.
З.З. Зависимость р.!р и р /р от тем- пературы, б ггх б э я Рис. 3.4. Зависимость физических свойств Не-1 от температуры при я=0,4 МПа (62) иератур позволяет использовать его как хладоагент в системах охлаждения сверхпроводящих обмоток. Применение Не-!1 в качестве теплоносителя имеет ряд преимуществ по сравнению с применением Не-!. С одной стороны, снижение уровня температур позволяет увеличить критический тои сверхпроводника, с другой, — сверхтекучкй гелий имеет возможность проникнуть в СГРР ббб б/е б Г/ Рис. З.б. Диаграмма давление — плотность для гелия !2!. Свойства гелия ,у и х л' 7 й у угг гран/17'Ю Рис.
3.6. Диаграмма эитальпия — энтропия для гелия [21. мельчайшие межзиткозые каналы и тем самым увеличивает зффектнвность охлаждения обмоток с весьма плотной упаковкой. Обладая высокой аффективной теплопроволностью, Не-11 обеспечивает надежный тепловой контакт между злементами установки. При давлепияк (2-: 15) 1О' Па область температур 5 — 12 К включает в себя так называемую псевдокритическую температуру Т»«, при которой теплоемкость с, гелия имеет максямум.
В узкой области около псевдокритической температуры происходит значительное изменение свойств Не-1. Так, при давлении Р 4 10' Па и изменений температуры от 5 до 7 К (рис. 3.4) плотность р изменяется приблизительно в 3 раза, теплоемкость ср — в 2,5 раза, вязкость ив иа 30зь, теплопроводиость Х вЂ” на 35%. Теплофизические свойства жидкого и газообразного гелия представлены з табл. 3.2— 3.7 н иа рнс.
3.5 — Зак Теплообмен в злемонгак сеорхпроеодлщик систем 230 Равд. 3 лоно/о/Лрл) /4 з,зл. Теплоемкость /а го о о дт/(г и/ аа аа а,а г,а /уй Р оо У д /д /2 7(о /дГВК Рис. 3.7. Диаграмма удельная теплоемкость — температура для гелия [2), г г,о г о о ого оо оо югом Рис. 3.8. Зависимость вязкости гелия от температуры [2). а г 4 а а /а н /4 та и й Рис. 3.9. Зависимость теплопроводности гелия от температуры (2). 3.3. СВОИСТВА КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ Теплоемкость с, о твердьох тел (за исключением металлов при Т(Вп/!О и сверх- проводников при Т( Т,) достаточно хорошо описывается соотношением, полученным Дебаем: с = 3/7О(В /Т), (3.2) где /7 — универсальная газовая постоянная; /)(Во/Т) — дебаевская функция теплоемкости; Вп — характеристическая температура Дебая.
Значения температуры Дебая Ва для различных элементов приведены в табл. 3.8, а значение дебаевской функции теплоемкостн — в табл. 3.9. Согласно теории Дебая при Т)>Вэ теплоемкость стремится к значению, равному 3/7, а при Т(йэ/20 изменяется по кубическому закону: с = 234/7(Т/В )а (3 3) Теплоемкость металлов при температу.
рах Т(Во/20 определяется соотношением с = 234/7(Т/Вр)з+ уТ, (3.4) где у — постоянная, характерная для данного металла (табл. 3.8), Теплоомкость сеерхпроеодникое имеет аномальный характер. При критической температуре сверхпроводников Т, их удельная теплоемкость терпит разрыв, соответствующий фазовому переходу из сверхпроводящего состояния в нормальное. Для температуры, равной Т„, с =с +бс, где с, определяется выражением (3.4), а скачок удельной теплоемкости по данным (2) составляет бе = Т, 31 м ° Дж/(г-атом К) . На рис.
ЗЗО приведены зависимости удельной теплоемкости от температуры для ряда нормальных металлов и сверхпроводников Н рода. Теплоемкость некоторых материалов, используемых в криогенной технике, можно определять по эмпирическим соотношениям. В частности, по рекомендациям (2) теплосмность с, Дж/(кг К), нержавеющей стали (17% Сг, 10,1% /41, 0,86'/о Мп) при температурах ниже 1О К может быть рассчитана по соотношению с = 0,464Т+ 3,8 1О ' Т'". Теплоемкости нейлона - и зпоксидных смол холодного отверждения (марка С!ВА) при Т(4К определяется зависимостью с = 1,8 1О оТз. * Для твердых тел с достаточной для инженерных расчетов точностью можно принять с,=ср.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
