Том 104, № 1 (2015)

По двум различным методикам проведен расчет теоретической холодопроизводительности идеальной холодильной системы, использующей эффективное излучение в космическое пространство. Расчеты проведены для городов, расположенных от 43° до 59° северной широты: Алматы, Владивосток, УстьКаменогорск, Петропавловск, Омск, Казань, Москва и СанктПетербург. Представлены графики суммарного количества холода, получаемого за год и за отдельные месяцы, в зависимости от температуры излучающей поверхности. Установлено, что наибольшее количество холода за год может быть произведено в климатических условиях Омска, а наименьшее - в Алматы. Предложен способ оценки количества теплоты, отводимого от радиатора за счет конвективного теплообмена (на основе градусочасов охлаждения). Представлены результаты расчета градусочасов охлаждения за год для всех перечисленных городов. Далее приводятся графики, показывающие, какое количество часов в году температура воздуха в каждом из городов держится ниже заданной для охлаждения. При помощи этих графиков предполагается производить оценку рабочего времени холодильной системы в течение года. В летний период за счет эффективного излучения может быть получена температура хладоносителя не ниже 15...20 °C. В зимнее время ни в одном из рассмотренных городов невозможно использовать эффективное излучение для стабильного охлаждения до температуры ниже -10 °C. Полученные данные могут быть использованы при проектировании систем охлаждения рассматриваемого типа, а также при проектировании традиционных холодильных машин, использующих естественное охлаждение (Free cooling).

Для микроэлектроники, высокотемпературных сверхпроводников, вычислительной техники и других современных областей техники и технологии необходимы твердофазные материалы со специальными магнитными, электрическими или механическими свойствами. Придание нужных свойств и структуры твердофазным материалам, в частности нанопорошкам, может быть осуществлено с помощью криохимических технологий. При получении нанопорошков криохимическим способом наиболее ответственной является фаза замораживания низкотемпературным хладоносителем жидкофазной системы «соли металла - растворитель» (вода), предопределяющая структуру и свойства конечного продукта. Существуют различные способы замораживания жидкофазной системы, самый распространенный из которых - распыление в кипящий жидкий азот. Недостатки этого метода можно преодолеть, применяя криограниулирование в некипящем хладагенте. При этом к хладагентам (низкотемпературным хладоносителям) предъявляется ряд требований, выполнить которые способны органические жидкости, не растворимые в воде (например, гексан). Охлаждение хладоносителя до низких температур осуществляется холодильными машинами. Известно, что регенеративные газовые холодильные машины (ГХМ), работающие по циклу Стирлинга при температурах ниже -80 оC, энергетически более эффективны, чем парокомпрессионные, проще по конструкции, в эксплуатации требуют минимума обслуживания в течение всего срока службы, быстрее выходят на режим. В связи с этим для охлаждения хладоносителей предлагается использовать ГХМ. Однако это потребует дополнительных исследований и создания теплотехнического стенда.