7.3.1 Камера растворения

Сейчас мы рассмотрим баланс энтальпий для камеры растворения, где охлаждение производится за счет перехода n3 молей 3Не из концентрированной (будем полагать 3Не чистым) в разбавленную фазу с x = 6,5 %. Полученный запас холода будет использоваться на предварительное охлаждение более теплого жидкого 3Не, выходящего из теплообменников, а также на охлаждение экспериментального устройства и на компенсацию других внешних теплопритоков.

 Схема для расчёта баланса энтальпии в камере растворения рефрижератора растворения 3He-4He

Соответствующий баланс энтальпий может быть легко составлен из рассмотрения рис. 7.10. Мы имеем

for_01_07_37

что с учетом (7.21,29) приводит к холодопроизводительности

for_01_07_38

Если жидкость, покидающая последний теплообменник, уже имеет температуру камеры растворения, или если рефрижератор работает в циклическом режиме, что означает, что мы не подаем больше входящий 3Не, который должен быть предварительно охлажден, то мы получим максимальную холодопроизводительность

for_01_07_39

или минимально достижимую температуру [но см. (7.48,52,54)]

for_01_07_40

С другой стороны, мы можем рассчитать максимальную температуру, при которой жидкость покинет последний теплообменник и войдет в камеру растворения; эту температуру можно получить для случая нулевой холодопроизводительности рефрижератора растворения Q = 0, что дает

Это приводит к весьма серьезному требованию к теплообменникам: жидкость должна покидать последний теплообменник при температуре, которая не более, чем в три раза, может превышать температуру, которую мы хотим получить в камере растворения. Это очень значительный результат, непосредственно демонстрирующий важность эффективности теплообменников в рефрижераторе растворения.

Пусть у нас циркулирует 100 мкмоль 3Не/с, и мы хотели бы получить холодопроизводительность в камере растворения 1 мкВт. Тогда мы получим

для

for_01_07_41-2

что снова показывает важность адекватного предварительного охлаждения 3Не, входящего в теплообменники, особенно в последний из них (разд. 7.3.3).

Позвольте мне подчеркнуть значение результата Q ~ n3 с величиной n3, не зависящей от температуры ниже 0,1 К. Это показывает преимущество рефрижератора растворения по сравнению с рефрижератором испарения, где мы имеем

for_01_07_41-3

(рис. 7.3).

 

View one comment on “7.3.1 Камера растворения

Comments are closed.