Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
Чтобы уменьшить расход гелия при переливании, нужно соблюдать некоторые предосторожности. Потери гелия происходят: 1) в ходе предварительного охлаждения переливной трубки; 2) из-за потерь тепла в этой трубке; 3) вследствие уменьшения и увеличения давления в дьюарах; 4) при дросселировании.
Переливная трубка должна быть легкой, компактной и достаточно гибкой, чтобы не затруднять небольшие перемещения соединяемых ею дьюаров. Чаще всего используются переливные трубки из нержавеющей стали с внутренним диаметром от 3 до 6 мм, вакуумно изолированные по всей длине. В некоторых конструкциях применяется дополнительная теплоизоляция с помощью нескольких слоев алюминизированного майлара, намотанных на внутреннюю трубку. Подвод тепла к жидкому хладагенту по переливной трубке обычно составляет от 1 до 3 Вт на 1 м длины трубки, причем у трубки с байонетным разъемом или с клапаном для регулировки расхода эта величина примерно в два раза больше. Для
охлаждения переливной трубки до 4,2 К требуется менее 1 л жидкого гелия, поскольку при этой процедуре оптимально используется газообразный гелий.
Увеличение расхода гелия при изменении давления в дьюаре представляется довольно сложным процессом из-за теплового расслоения в жидком гелии (Scott et al., 1968, p. 223). Такие потери гелия возникают, когда перед заливкой необходимо выровнять давление (обычно на уровне атмосферного) в транспортном дьюаре и дьюаре, в который переливают гелий. Указанная необходимость часто возникает при работе с дьюарами, предназначенными для полевых условий. Уровень срабатывания клапана абсолютного давления в подобных дьюарах устанавливают на 0,05 атм выше нормального атмосферного давления (на уровне моря). Если же переливание осуществляют на значительной высоте, то может понадобиться снизить давление в дьюарах до давления в данной местности. Опыт показывает, что при уменьшении давления на 1,4-104 Па расходуется 5% переливаемого гелия, а на 2,8-104 Па-10%.
Гелий расходуется и тогда, когда к дьюару, из которого переливают жидкость, подводят тепло (либо подавая теплый газ, либо другим способом) для повышения давления и нагнетания жидкости в переливную трубку (Scott et al., 1968, p. 227). При очень быстрой заливке (несколько минут) дополнительный расход гелия составляет несколько процентов объема переливаемой жидкости. Если давление поднимается медленно и заливка продолжается дольше, то теплообмен между сжатым газом и жидкостью повышается и испарение становится более интенсивным. Сжатый газ можно получить несколькими способами: стравливанием из баллона высокого давления, испарением с помощью нагревателя части жидкости в транспортном дьюаре или нагнетанием в него резиновой камерой теплого газа (White, 1979, р. 48). Последние два способа проще и поэтому их чаще используют в полевых условиях. Кроме того, при погружении переливной трубки в транспортный дьюар возникает избыточное давление, которого может быть достаточно для переливания 10-20 л жидкого газа. Расход гелия на увеличение давления примерно такой же, как и расход при его уменьшении - 5 -г- 10% от Переливаемого количества.
Часть гелия расходуется в результате адиабатического дросселирования на выходном отверстии переливной трубки. Потери здесь примерно такие же, как и в процессах, обсуждавшихся выше, т. е. около 6% при перепаде давлений в 1,4-104 Па и 10% при перепаде 2,8-104 Па (Scott et al., 1968, p. 223).
Расходы, связанные с повышением давления и наличием переливной трубки, могут быть уменьшены путем увеличения скорости переливания. Напротив, затраты на дросселирование уменьшаются при более медленном переливании, т. е. при малом перепаде давления. Расход гелия при уменьшении давления также можно снизить, переливая гелий при несколько повышенном давлении, задаваемом регулировкой клапанов абсолютного давления на обоих дьюарах. По нашим данным, согла-
сующимся с результатами работ других авторов (Long, Loveday, 1968, p. 276), переливая гелий при перепаде в (1,4-2,1)-104 Па, можно добиться эффективности 85%, т. е. такую часть содержимого транспортного дьюара можно залить в дьюар с прибором.
К существенным потерям жидкого гелия могут приводить и термоакустические колебания столба газа в трубках, концы которых находятся при температуре жидкого гелия и при комнатной температуре (такие трубки используются в вибрационном измерителе уровня жидкого гелия) (Bannister, 1966, р. 127; Scott et al., 1968, p. 193). Подобные колебания могут возникать в любой трубке, открытый конец которой находится у поверхности жидкого гелия, а закрытый - при температуре, близкой к комнатной, и увеличивать количество поступающего по трубке тепла более чем в 100 раз. Термоакустические колебания можно предотвратить, просверлив в стенке трубки вблизи ее «теплого» конца небольшое отверстие. Этой же цели служат демпферные объемы, иногда располагаемые вне дьюара.
3.7. Меры предосторожности при работе с дьюарами
Жидкий гелий химически инертен и не взрывоопасен. Однако при переливании больших объемов гелия нужно позаботиться о достаточной вентиляции помещения, поскольку при случайном испарении больших количеств гелия последний может вытеснить весь воздух из помещения (Scott et al., 1968, p. 211).
