Криогеника — это… Что такое Криогеника?

Определения и различия

Криобиология: отрасль биологии, включающей исследование эффектов низких температур на организмах (чаще всего в целях достижения криоконсервации).

Cryonics: появляющаяся медицинская технология cryopreserving людей и животных с намерением будущего возрождения. Исследователи в области стремятся применить результаты многих наук, включая криобиологию, криогенику, реологию, неотложную медицинскую помощь, и т.д. «Криогеника» иногда ошибочно используется, чтобы означать «Cryonics» в массовой культуре и прессе.

Cryoelectronics: область исследования относительно сверхпроводимости при низких температурах.

физика низких температур
Ветви техники, которые включают в себя изучение очень низких температурах, как производить их, и как материалы ведут себя при этих температурах.
криобиология
Ветвь биологии , связанная с изучением воздействия низких температур на организмах (чаще всего с целью достижения криоконсервации ).
Криоконсервации генетических ресурсов животных 
Сохранение генетического материала с целью сохранения породы.
Криохирургия
Отделение хирургии применения криогенных температур, чтобы уничтожить злокачественные ткани, например, раковые клетки.
криоэлектроника
Изучение электронных явлений при криогенных температурах. Примеры включают в себя сверхпроводимости и с переменной длиной прыжка .
криотроника
Практическое применение криоэлек.
крионика
Криоконсервировать людей и животных с целью дальнейшего возрождения. «Криогенная» иногда ошибочно используется для обозначения «КРИОНИЧЕСКИЕ» в популярной культуре и прессе.

Этимология

Криогеника слова происходит от греческого языка и означает «производство замораживания холода»; однако, термин использован сегодня как синоним для состояния низкой температуры. Это не четко определено в том, что начинает пункт на температурных концах охлаждения масштаба и криогенике, но большинство ученых предполагает, что это начинается в или ниже.

Национальный институт стандартов и технологий в Валуне, Колорадо принял решение рассмотреть область криогеники как то вовлечение температуры ниже. Это — логическая разделительная линия, так как нормальные точки кипения так называемых постоянных газов (таких как гелий, водород, неон, азот, кислород и нормальный воздух) лежат ниже −180 °C, в то время как у Фреоновых хладагентов, сероводорода и других общих хладагентов есть точки кипения выше −180 °C.

Слово криогенная происходит от греческого κρύο (крио) — «холодный» γονική (генная) — «что связано с производством».

Промышленное применение

Сжиженные газы , такие как жидкий азот и жидкий гелий , используется во многих применениях при криогенных. Жидкий азот является наиболее часто используемым элементом в криогенной и юридически продажный по всему миру. Жидкий гелий широко используются также и позволяет наиболее низкие температуры , достигаемые быть достигнуты.

Эти жидкости могут быть сохранены в колбах Дьюар , которые являются двойными стенками емкости с высоким вакуумом между стенками , чтобы уменьшить передачу тепла в жидкость. Типичные лабораторные колбы Дьюар являются сферическими, изготовлены из стекла и защищены в металлическом внешнем контейнере. Дьюар колба для экстремально холодных жидкостей , таких как жидкий гелий имеет другой двойные стенки контейнера , заполненный жидкий азот.

Криогенные этикетки штрих-кода используются для обозначения фляги Дьюара, содержащих эти жидкости, а не морозу над до -195 градусов по Цельсию.

Криогенные насосы передачи являются насосы , используемые на пирсов СПГ для передачи сжиженного природного газа из танкеров СПГ для СПГ резервуары для хранения , так же как криогенные клапаны.

Поле криогенного продвинулось во время Второй мировой войны , когда ученые обнаружили , что металлы замороженных к низким температурам показали большую устойчивость к износу. На основе этой теории криогенной закалки , коммерческая криогенная обработка промышленности была основана в 1966 году Эд Busch.

С фоном в тепловой обработке промышленности, Busch основал компанию в Детройте под названием Криотеки в 1966 году , который слился с 300 Ниже в 1999 году , чтобы стать крупнейшей в мире и старейшая коммерческая криогенная обработка компанией. Busch первоначально экспериментировал с возможностью увеличения срока службы металлических инструментов , чтобы в любом месте в пределах от 200% до 400% от первоначальной продолжительности жизни с помощью криогенной закалки вместо термической обработки. Это развивалась в конце 1990 — х годов в лечении других частей.

Криогенные, такие как жидкий азот , дополнительно используются для охлаждения специальности и морозильных приложений. Некоторые химические реакции, как те , которые используются для производства активных ингредиентов для популярных статинов препаратов, должны происходить при низких температурах около -100 ° С (-148 ° F).

Специальные криогенные химические реакторы используются для удаления тепла реакции и обеспечить среду при низкой температуре. Замораживание пищевых продуктов и продукты биотехнологии, как вакцины , требует азота в доменном замораживании или погружения замораживания систем. Некоторые мягкие или эластичные материалы становятся твердыми и хрупкими при очень низких температурах, что делает криогенное измельчение ( cryomilling ) вариант для некоторых материалов , которые не могут быть легко фрезерованными при более высоких температурах.

Криогенная обработка не является замена для термической обработки, а, скорее, продолжение цикла нагрева закалки-отпуска. Обычно, когда элемент гасили, конечная температура окружающей среды. Единственная причина этого заключается в том, что большинство тепла очистители не имеют охлаждающее оборудование.

Там нет ничего металлургического существенного о температуре окружающей среды. Криогенной процесс продолжается это действие от температуры окружающей среды вплоть до -320 ° F (140 ° К; 78 К; -196 ° C). В большинстве случаев криогенный цикл с последующей процедурой термической закалки. Поскольку все сплавы не имеют те же химические компоненты, процедура отпуска варьируется в зависимости от химического состава материала, термическая истории и / или конкретного приложения службы инструмента в.

Весь процесс занимает 3-4 дня.

Топлива

Другое использование криогенной является криогенные топлива для ракет с жидким водородом в качестве наиболее широко используемых , например. Жидкий кислород (LOX) еще более широко используется , но в качестве окислителя , а не топлива. НАСА лошадки «ы шаттл используется криогенный газ — вытеснитель водорода / кислорода в качестве основного средства попадания в орбиту .

России производитель самолетов Туполев разработал версию своего популярного дизайна Ту-154 с криогенной топливной системы, известной как Ту-155 . Самолет использует топливо называют сжиженного природного газа или сжиженного природного газа, и сделал свой первый полет в 1989 году.

Сжиженные газы, такие как жидкий азот и жидкий гелий, используются во многих криогенных заявлениях. Жидкий азот — обычно используемый элемент в криогенике и юридически purchasable во всем мире. Жидкий гелий также обычно используется и допускает самые низкие достижимые температуры, которые будут достигнуты.

Эти жидкости могут быть сохранены во флягах Дево, которые являются контейнерами с двойными стенами с высоким вакуумом между стенами, чтобы уменьшить теплопередачу в жидкость. Типичная лаборатория фляги Дево сферические, сделаны из стекла и защищенные в металлическом внешнем контейнере. У фляг Дево для чрезвычайно холодных жидкостей, таких как жидкий гелий есть другой контейнер с двойными стенами, наполненный жидким азотом.

Криогенные этикетки штрихкода используются, чтобы отметить фляги дьюара, содержащие эти жидкости, и не покроют льдом вниз к-195 градусам Цельсия.

Криогенные насосы передачи — насосы, используемые на пирсах СПГ, чтобы передать сжиженный природный газ от перевозчиков СПГ до резервуаров для хранения СПГ, как криогенные клапаны.

Криогенные жидкости

Криогенные жидкости с их точкой кипения в Кельвинах .

жидкость Точка кипения (K)
Гелий-3 3,19
Гелий-4 4,214
водород 20,27
неон 27,09
азот 77,09
Воздух 78,8
Фтор 85,24
аргон 87,24
кислород 90,18
метан 111,7

Другие приложения

Некоторые приложения криогенный:

  • Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) является одним из наиболее распространенных способов , чтобы определить физические и химические свойства атомов пути обнаружения радиочастоты поглощается и последующая релаксация ядер в магнитном поле. Это один из наиболее часто используемых методов характеризации и находит применение в различных областях. В первую очередь, сильные магнитные поля генерируются переохлаждение электромагнитов, хотя есть и спектрометры , которые не требуют криогенных. В традиционных сверхпроводящих соленоидов, жидкий гелий используется для охлаждения внутренних катушек , поскольку она имеет температуру кипения около 4 К при давлении окружающей среды. Дешевые металлические сверхпроводники могут быть использованы для подключения катушки. Так называемые сверхпроводящие соединения высокой температуры может быть сделаны супер поведение с использованием жидкого азота, который кипит при примерно 77 К.
  • Магнитно — резонансная томография (МРТ) представляет собой комплексное применение ЯМРА , где геометрия резонансов деконволюции и используется для объектов изображения пути обнаружения релаксации протонов , которые были возмущенными радиочастотным импульсом в сильном магнитном поле. В основном это широко используется в медицинских приложениях.
  • В крупных городах, это трудно передать власть от воздушных кабелей, поэтому используются подземные кабели. Но подземные кабели нагреваются и сопротивление проволоки увеличивается, что приводит к потерям мощности. Сверхпроводники могут быть использованы для увеличения пропускной способности мощности, хотя они требуют криогенных жидкостей , таких как азот или гелий , чтобы охладить специальный сплав , содержащий кабели для увеличения мощности передачи. Некоторые технико — экономические исследования были проведены и поле является предметом соглашения в рамках Международного энергетического агентства .
  • Криогенные газы используются при транспортировке и хранении больших масс замороженных пищевых продуктов . При очень больших количествах пищи должны быть перевезены в таких регионах , как военные зоны, землетрясения регионов и т.д., они должны храниться в течение длительного времени, используется так криогенной заморозки пищевых продуктов. Криогенная заморозка продуктов питания также полезна для крупномасштабных предприятий пищевой промышленности.
  • Многие инфракрасные ( прогнозные инфракрасные ) камеры требуют , чтобы их детекторы быть криогенным охлаждением.
  • Некоторые редкие группы крови сохраняются при низких температурах, таких, как -165 ° C, в банках крови.
  • Криогенная технология с использованием жидкого азота и СО 2 была построена в ночной клубе системы эффекта , чтобы создать охлаждающий эффект и белый туман , который может быть освещенным разноцветными огнями.
  • Криогенная охлаждения используются для охлаждения наконечника инструмента во время обработки в процессе производства . Это увеличивает срок службы инструмента. Кислород используется для выполнения несколько важных функций в процессе производства стали.
  • Многие ракеты используют криогенные газы в качестве ракетного топлива. Они включают жидкий кислород, жидкий водород и жидкий метан.
  • При замораживании автомобильных или грузовые шин в жидком азоте, каучук производится хрупким и может быть раздроблен на мелкие частицы. Эти частицы могут быть использованы для создания других предметов.
  • Экспериментальное исследование некоторых физических явлений, таких как спинтроники и свойства магнитотранспортных, требует криогенных температур для эффектов, которые должны соблюдаться.

Криогеника - это... Что такое Криогеника?

Некоторые применения криогеники:

  • Ядерная Спектроскопия Магнитного резонанса (NMR) NMR является одним из наиболее распространенных методов, чтобы определить физические и химические свойства атомов, обнаруживая радиочастоту поглощенная и последующая релаксация ядер в магнитном поле. Это — один из обычно используемых методов характеристики и имеет применения в многочисленных областях. Прежде всего сильные магнитные поля произведены, переохладив электромагниты, хотя есть спектрометры, которые не требуют криогенов. В традиционных соленоидах сверхпроводимости жидкий гелий используется, чтобы охладить внутренние катушки, потому что у него есть точка кипения приблизительно 4 K при окружающем давлении. Дешевые металлические сверхпроводники могут использоваться для проводки катушки. Так называемые высокотемпературные составы сверхпроводимости могут быть сделаны к супер поведению с использованием жидкого азота, который кипит в пределах 77 K.
  • MRI магнитно-резонансной томографии (MRI) — сложное применение NMR, где геометрия резонансов — deconvoluted и привыкший к объектам изображения, обнаруживая релаксацию протонов, которые были встревожены радиочастотным пульсом в сильном магнитном поле. Это главным образом обычно используется в приложениях здоровья.
  • Передача электроэнергии в большом citiesIt трудная передать власть верхними кабелями в больших городах, таким образом, подземные кабели используются. Но подземные кабели нагреты и сопротивление проводных увеличений, приводящих к трате власти. Сверхпроводники могли использоваться, чтобы увеличить пропускную способность власти, хотя они потребуют, чтобы криогенные жидкости, такие как азот или гелий охладили специальные содержащие сплав кабели, чтобы увеличить механическую передачу. Несколько технико-экономических обоснований были выполнены, и область — предмет соглашения в пределах Международного энергетического агентства.
  • Замороженные foodCryogenic газы используются в транспортировке больших масс замороженных продуктов. Когда очень большие количества еды должны быть транспортированы в области как районы боевых действий, области хита землетрясения, и т.д., они должны храниться в течение долгого времени, таким образом, криогенное продовольственное замораживание используется. Криогенное продовольственное замораживание также полезно для крупномасштабных отраслей промышленности пищевой промышленности.
  • Прогнозный инфракрасный (FLIR) Много инфракрасных камер требуют, чтобы их датчики были криогенно охлаждены.
  • Кровь bankingCertain редкие группы крови сохранена при низких температурах, таких как −165 °C.
  • Специальная effectsCryogenics технология, используя жидкий азот и CO была встроена в системы эффекта ночного клуба, чтобы создать сковывающий эффект и белый туман, который может быть освещен цветными огнями.

Производство

Криогенное охлаждение устройств и материала обычно достигается через использование жидкого азота, жидкого гелия или cryocompressor (который использует линии гелия высокого давления). Были изобретены более новые устройства, такие как пульс cryocoolers и Стерлинг cryocoolers. Новое развитие в криогенике — использование магнитов как регенераторы, а также холодильники. Эти устройства работают над принципом, известным как magnetocaloric эффект.

Криогенное охлаждение устройств и материалов, как правило , достигается с помощью использования жидкого азота , жидкого гелия или механического криокулера (который использует линию гелия высокого давления). Гиффорд-McMahon криокулеры, криокулеры импульсных трубок и Стирлинг криокулеры , широко используются при выборе на основе требуемой базовой температуры и мощности охлаждения.

Детекторы

Существуют различные криогенные детекторы , которые используются для обнаружения криогенных частиц.

Для криогенного измерения температуры вплоть до 30K, датчики Pt100, A резистивного датчик температуры (RTD) , используются. При температурах ниже 30К необходимо использовать кремниевый диод для точности.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
ntchina.ru
Adblock
detector