Science.tatsel.tu - Молекулярно-кинетическая теория  
  Испарение и
конденсация
Пленочное
кипение
Сверхтекучий
гелий
События и
мероприятия
Библиотека  


Испарение и конденсацияПленочное кипениеСверхтекучий гелийСобытия и мероприятияБиблиотека• История холода• Разделение газовых смесей БольцманиадаХейке Камерлинг-ОннесКриогениус


Бродянский В.М. От твердой воды до жидкого гелия (история холода)

Работа Ж.Клода по ожижению воздуха

Ж. Клод, тоже работая над ожижением воздуха, пошел принципиально другим путем — он сделал ставку на самый первый способ охлаждения — расширение с отдачей внешней работы. Другими словами, он решил положить в основу промышленного процесса ожижения воздуха не дроссель, а детандер.

Задача была очень трудной. Вспомним, что и Сименс, и Сольвей потерпели поражение в попытках осуществить низкотемпературный воздушный цикл на детандере – технические трудности преодолеть не удалось. Правда, воздушные холодильные машины Горри и его последователей исправно работали с поршневыми детандерами, но в них была не очень низкая температура (не ниже -16°С). Это позволило даже применять обычную смазку пары поршень-цилиндр и те технические решения, которые использовались в паровых машинах.

Жорж Клод
Рис. 5.12. Жорж Клод

В этом же случае предстояло создать такую машину при температурах -100°С и ниже, что еще никому не удавалось. Сольвей в своем сообщении (1895 г.) на заседании Академии наук говорил: "Наиболее низкая температура, которую я мог достичь, была -95°С".

В подходе Линде и Клода к этой задаче, возможно, сказалось в определенной степени развитие стиля национальных научно-инженерных школ: следствие того, о чем писал А. Блок, противопоставляя "острый галльский смысл" и "сумрачный германский гений". К. Линде - "германский гений" очень трезво оценивал трудности решения этой задачи. Он в 1896 г. писал: "Практическое осуществление этого процесса (теоретически неоспоримого) сомнительно по следующим причинам. Предположим, что в этом процессе применен атмосферный воздух при температуре, которая нужна для его ожижения; при этой температуре все вещества, содержащиеся в воздухе как примеси: вода, диоксид углерода и другие, так же, как и остатки применяемых смазываемых материалов, перешли бы в твердое состояние. В этих условиях стала 6ы невозможной работа цилиндра расширения и его распределительных механизмов. Те лица, которым приходилось иметь дело с такими низкими температурами, знают по опыту, насколько трудно в этих условиях даже управление простым вентилем. Вместе с тем было бы чрезвычайно трудно или даже невозможно защитить с необходимой для таких низких температур тщательностью как сам расширительный цилиндр, так и его механизмы от влияния внешнего тепла, и, следовательно, этот способ совершенно непригоден для получения этих низких температур".

Ж. Клод пренебрег этими опасностями, с чисто французской отвагой отбросил эти предостережения и взялся за дело, надеясь на "острый галльский смысл". Как мы увидим дальше, он действительно успешно решил задачу, но, разумеется, далеко не сразу.

Ж. Клод (1870-1960 гг.) был очень разносторонним инженером с весьма широким кругом интересов. Первой его серьезной работой было создание совместно с А. Гесс (1895-1896 гг.) способа хранения и перевозки ацетилена в виде раствора его в ацетоне. До этого ацетилен хранился в сжатом виде. Будучи очень неустойчивым соединением, он часто взрывался, несмотря на все меры безопасности. Способ хранения и транспортировки ацетилена, разработанный Клодом, используется до сих пор.

Работа над детандером и его применением, которой он занялся после этого, связала его навсегда с криогеникой. Ожижение и разделение воздуха стало его основной задачей. Он много и успешно занимался процессами извлечения и очистки инертных газов, а также их промышленным использованием. Позже Клод провел исследование взрывчатых веществ на основе жидкого кислорода. Кислородная бомба Клода-Д'Арсонваля, к которой мы в дальнейшем еще вернемся, наделала в свое время много шума. Он уделил много сил и использованию кислорода для медицинских целей, применению его в спасательных, а также водолазных костюмах. В 20-е годы он совместно с Бушеро увлекся проблемой создания энергетических установок на основе использования разности температур на поверхности и в глубине океана в южных широтах. Опытная электростанция по системе Клода-Бушеро даже была сооружена на Кубе.

Друг и покровитель Клода Д'Арсонваль писал о нем так: "Клод принадлежит к тем блестящим изыскателям, у которых пытливая наблюдательность лабораторного исследователя соединяется с трезвым разумом практика". Действительно, в большинстве своих работ Клод оправдал эту характеристику.

Как 6ы ни был широк круг задач, которыми занимался Клод, все же основной областью, в которой он работал, была криогеника, а главным его детищем - создание детандера и разработка путей его использования.

Перед тем как перейти к описанию хода этих работ, полезно привести соображения Клода по поводу заключения Линде о бесперспективности работы над детандером. Клод писал об этом так.

Было ли это заключение бесспорным? Следовало ли признать его непреложность, считаясь с авторитетом создателя этой теории, тем более, что такого мнения придерживались и другие исследователи - Сименс, Сольвей, Хэмпсон и др.
Мне казалось, что нет. При научных изысканиях существует правило, бесспорная справедливость которого подтверждается всей историей прогресса, и о существовании которого я всегда помню.
Когда доказана теоретическая возможность осуществления чего-либо, и лишь практические трудности мешают это выполнить, то весьма и весьма вероятно, что эти затруднения можно преодолеть ценой затраты большего или меньшего количества времени и труда, и можно найти какой-нибудь способ претворить задуманное в действительность и тем самым удовлетворить теорию".

Это прекрасное и мобилизующее правило в принципе верно. Однако в более трудных случаях в дело бывает вовлечена не одна завершенная теория "в чистом виде", а несколько, причем среди этих теорий может оказаться и незавершенная, все стороны которой еще не ясны.

Так что дорога к новому может быть и сложнее, чем по "формуле Клода".

Чтобы не впасть в пессимизм, нужно иметь в виду, что существует и другая, более приятная возможность. Бывает так, что, не смотря на то, что теория отрицает возможность осуществления чего-либо, оно оказывается все же осуществимым. В дело вмешиваются (или вводятся) не предусматриваемые основной теорией новые факторы. Такой пример будет рассмотрен в гл. 8, применительно к дальнейшему усовершенствованию дроссельного цикла Линде.


Следующая страница: Установка Ж.Клода с детандером


    • Главная   • Библиотека   • История холода   • Работа Ж.Клода по ожижению воздуха  

  Испарение и конденсация Пленочное кипение Сверхтекучий гелий События и мероприятия
Библиотека Больцманиада Камерлинг-Оннес Криогениус
 
  © Science.Tatsel.ru 2006-2017.
Молекулярно-кинетическая теория. Научные публикации.
Испарение и конденсация. Плёночное кипение. Сверхтекучий гелий.
о проекте
условия использования
контакты
карта сайта