Криоген это что такое
Значение слова «криоген»
криоге́н
1. низкотемпературное явление или вещество, ведущее к понижению температуры (-120° по Цельсию); замораживающая смесь
Фразеологизмы и устойчивые сочетания
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.
Вопрос: синкретизм — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?
Синонимы к слову «криоген»
Предложения со словом «криоген»
Понятия, связанные со словом «криоген»
Энерговырабатывающие ткани (англ. Electricity-generating textile) — ткани, изготовленные с использованием фотоэлементов или пьезоэлектрического материала, которые генерирует электрическую энергию. Одежда из таких тканей может вырабатывать достаточно электричества, чтобы зарядить портативный электронный прибор.
Отправить комментарий
Дополнительно
Предложения со словом «криоген»
Криоген уже три года не применяют.
Вся система, весь комплекс-три, катя перед собой волну грохота и пламени, двигался со скоростью нескольких метров в минуту по готовой, возникавшей под ним дороге; последними в колонне ползли бочкообразные криогены, понижавшие температуру уложенного пути до такого уровня, что по нему можно было пройти босиком.
Уж лучше так, в душном фургоне, с ударами охранников, зато живые, чем в криогене ждать пока кому-нибудь из богатеев понадобится новая рука.
Синонимы к слову «криоген»
Правописание
Карта слов и выражений русского языка
Онлайн-тезаурус с возможностью поиска ассоциаций, синонимов, контекстных связей и примеров предложений к словам и выражениям русского языка.
Справочная информация по склонению имён существительных и прилагательных, спряжению глаголов, а также морфемному строению слов.
Сайт оснащён мощной системой поиска с поддержкой русской морфологии.
Криогенная технология
Криогенная технология-разделения воздуха с помощью криогенных температур на основные газовые компоненты
ИА Neftegaz.RU. Технология разделения воздуха с помощью криогенных температур на основные газовые компоненты известна очень давно.
Повторяя подобный процесс многократно на ректификационных тарелках воздухоразделительных колонн, получают жидкие кислород, азот и аргон нужной чистоты.
При относительно высокой стоимости криогенные блоки очень надежны, просты в эксплуатации, обладают высокими техническими характеристиками и позволяют получать газы высокой чистоты в очень больших объемах, например, газообразный азот сверхвысокой чистоты (до 1 ppb), который не может быть получен в адсорбционных и мембранных системах.
В то же время криогенные блоки являются экономически эффективными при долгосрочной эксплуатации за счет низкого удельного энергопотребления и низких эксплуатационных затрат.
Широкое применение нержавеющей стали, особенно для трубопроводов и клапанов, позволяет использовать простые и надежные сварные соединения, а также обеспечивает противокоррозионную стойкость. Кроме этого, само по себе сварные соединения нержавеющих трубопроводов как внутри холодного блока, так и в не его, обеспечивают долговечную плотность и не допускают протечек.
Основными техническими преимуществами криогенного способа являются гарантированная высокая чистота продукта при неизменном расходе, а также низкое удельное энергопотребление в течение всего срока эксплуатации.
Минимизация вращающихся и движущихся механизмов обеспечивает долгий ресурс работы криогенных установок.
При соблюдении проектных условий эксплуатации блока комплексной очистки (БКО) не требуется замена адсорбентов в течение всего срока службы установки.
Процесс генерации жидкого азота
Криогенные жидкости
В науке и технике часто используются некоторые свойства охлажденных жидкостей. Получают эти вещества, разделяя воздух на отдельные составляющие, которые потом замораживают при криогенных температурах.
Криогенные жидкости требуют соблюдения четких правил безопасности не только при производстве, но и транспортировке. Упаковочные материалы для криогенных веществ должны быть специфическими, поскольку речь идет о здоровье и жизни человека.
Производство рассматриваемых жидкостей
Атмосферный воздух состоит из смеси нескольких газов. Сюда можно отнести кислород, водород, кислород и много других химических элементов, представленных в значительно меньшем количестве. Так, воздух сжимают в специальной компрессорной установке, а после этого пропускают через теплообменники, расширяют в машине-детонаторе и охлаждают до криогенной температуры, превращая все в жидкость. Дальше разделить азот с кислородом не представляет особых трудностей, поскольку здесь пользуются различием температур кипения данных составляющих. Здесь необходимо применить 910К и 780К, что добиться нужного результата.
Хранение и транспортировка криогенных веществ
Чтобы избежать негативных последствий, необходимо правильно упаковывать, хранить и перевозить криогенные жидкости. В общем случае для этих целей используются сосуды, окруженные специальной полостью, из которой выкачан воздух. Уровень высокого вакуума поддерживают адсорбентом, размещенным в свободном пространстве.
Более того, обслуживающий персонал, работающий с охлажденными до очень низких температур веществами, должен носить специальную защитную одежду, и обувь. Наличие очков также является обязательным условием при непосредственном контакте с сосудами, заполненными криогенными жидкостями. Ведь при соприкосновении с этими веществами можно получить серьезный ожог. Но следует отметить, что данная травма будет отличаться от теплового воздействия. Поскольку криогенные жидкости не приводят к отмиранию нервных тканей. А при вдыхании паров, исходящих от рассматривающих веществ, дыхательные пути и легкие сильно повреждаются.
Использование охлажденных газов
Криогенные жидкости широко применяются в различных отраслях человеческой деятельности. Жидким азотом охлаждают пищевые напитки и замораживают пораженные участки организма, для предотвращения развития серьезных заболеваний. При пожаротушении жидкий азот также успешно используется, поскольку это вещество вытесняет кислород, необходимый для горения. Испарения, происходящие при данном процессе, не приносят вреда окружающей природе, что говорит о рациональности такого способа борьбы с огнем. Гелий в жидком состоянии часто используется в медицине для поддержания низких температур в случаях необходимости. Различные научные исследования требуют наличия такого вещества при проведении специальных опытов с кристаллами и микроскопами.
Жидкой углекислотой также можно тушить пожары. Однако больше всего данное вещество нужно для фармацевтической и пищевой промышленности. Раньше рассматриваемую криогенную жидкость применяли только при изготовлении жидкого льда и газированных напитков.
Одной из главных отличительных особенностей криогена является то, что содержащиеся в его составе электроны не могут постоянно оставаться свободными. Объясняется это, прежде всего, тем, что, в результате взаимодействия таких электронов с молекулами различного рода примесей или же молекулами различного рода жидкостей происходит образование так называемых отрицательных ионов, которые, в свою очередь, обладают очень большой эффективной массой, в связи с чем очень легко передают свою энергию молекулам жидкости, испаряя ее. Образовавшиеся таким образом пузыри практически моментально сокращают степень электрической прочности криогена, потому что их диаметр в процессе возрастания приобретает размеры, соответствующие закону Пашена. Данный размер пузырьков вполне может считаться критическим, потому как в случае дальнейшего увеличения их размеров степень электрической прочности пузырьков будет только сокращаться.
При переливании криогенных жидкостей из 15-литровых сосудов Дьюара рекомендуется пользоваться наклоняющейся подставкой, в которой сосуд должен быть прочно закреплен. Наклонять подставку с сосудом следует медленно, избегая выплесков жидкости из горловины сосуда. Для слива жидкости из сосудов большей емкости необходимо создавать перепад давлений в сосуде, повышая в нем давление.
Как работает единственная в России криофирма и есть ли смысл в заморозке людей
Среди клиентов компании «Криорус» не только россияне, но и пациенты из стран Западной Европы, Японии, Индии, Австралии и США. Недоверию официальной науки крионисты противопоставляют веру в прогресс и гиперболизированные идеи трансгуманизма.
«Я умирать не собираюсь», — радостно смеется заместитель генерального директора «Криорус» Иван Степин, встречающий нас в медицинском халате с закатанными по локоть рукавами и в кислотного цвета кроссовках. Иван похож на жизнерадостного популяризатора науки, готового продемонстрировать веселый фокус из занимательной физики. Однако его деятельность не ограничивается лабораторными опытами. Помимо технической работы он проводит «готовым» клиентам перфузию и занимается процессом охлаждения.
«Перфузия — процесс замены крови в теле незамерзающим составом —криопротектором, препятствующим повреждению клеток при заморозке, — наукоемко объясняет Иван. — Криопротекторы можно сравнить с антифризом для машин, который не дает образовываться кристаллам льда. Вещество вводится человеку сразу же после фиксации смерти, только после этого тело замораживают до температуры жидкого азота — минус 196 ˚ С — и помещают на хранение в сосуды Дьюара».
В криохранилище в Сергиевом Посаде, где мы находимся, их три — сосуды напоминают гигантские бидоны из-под молока. Из 62 пациентов «Криоруса» больше половины находятся здесь, еще часть — в другом подмосковном хранилище.
«Они что там, как кукурузные хлопья плавают?» — вырывается дурацкий вопрос.
«Нет, — обижается Иван. — Тела располагаются вниз головой… По окружности цилиндра, как патроны в барабане револьвера. — Иван рисует в воздухе воображаемый круг. — Свободное пространство между ними занимают крионированные животные, колбы с образцами ДНК, а также сторонники нейросохранения, пожелавшие заморозить только мозг. В один сосуд вмещается от 8 до 12 человек, в зависимости от комплекции людей».
В контексте сногсшибательного футуристического посыла о воскрешении рассказ звучит не столько жутко, сколько завораживающе. Однако проникнуться атмосферой будущего оказывается не так просто: криохранилище напоминает скорее помещение для технических нужд.
Создатели «Криорус» уверяют, что вся прибыль компании идет на оплату текущих расходов: содержание криохранилища и зарплата сотрудникам. Слушая Ивана, в это охотно веришь — голое предпринимательство вряд ли уживется с верой, что каждый клиент бессмертен и сохранять его нужно любой ценой.
В строгом понимании, крионика — не наука, а область практической деятельности. Она возникла из идей криобиологии, изучающей влияние низких температур на живые организмы. Опыты с замораживанием и размораживанием отдельных видов тканей, клеток, органов и эмбрионов позволили задуматься, а в дальнейшем и осуществить криоконсервацию человеческого мозга и человека.
«На современном этапе замораживаются стволовые клетки, кровь, сперма, эмбрионы, и все это может храниться неограниченно долго. Для сохранения криопациентов используется та же технология (с применением некоторых модификаций)», — объясняет директор по науке «Криорус» Игорь Артюхов. В отличие от других крионистов, экзальтированных и поспешных, он выступает в роли умиротворенного хранителя истины.
Впервые концепцию крионирования человека предложил американский физик и математик Роберт Эттинджер, опубликовавший в 1962 году книгу «Перспективы бессмертия». Он же в 1976-м создал Институт крионики (Cryonics Institute) в США. Это положило начало распространению крионического движения по всему миру. Однако компании по заморозке людей с тех пор появились только в России и не так давно в Китае (там пока заморожен один пациент). В остальных странах крионисты существуют в виде неформальных сообществ и работают как группы поддержки людей, которые помогают криопациентам оказаться в Америке или России.
«Да, были попытки зарегистрировать криофирмы в Великобритании, Германии, Нидерландах, но дело это очень тяжелое и нервное, еще и шарлатаном объявят, поэтому мало кто на это решается», — объясняет Артюхов.
Если с технологией заморозки криопациентов все относительно понятно (низкие температуры — идеальный способ сохранить все что угодно), то перспектива пока выглядит несколько сомнительно.
В строгом понимании, крионика — не наука, а область практической деятельности
Надежды на бессмертие крионисты связывают с «продолжительностью жизни» клеток головного мозга. Согласно некоторым исследованиям, после биологической смерти организма нейроны могут жить до десяти и более часов, а соответственно, и своевременная заморозка мозга позволит сохранить его нейронную «топологию».
«Мозг — это наша психика, вся наша личность. Если мы не кремируем, а крионируем, то получаем определенную степень вероятности, что через какое-то время можно оживить человека — в широком понимании. Неважно, как это будет: как в фантастическом фильме «Превосходство», где информацию загружают в компьютер, или это будет искусственно выращенное тело под оживленный мозг», — убежден Иван Степин.
Большинство представителей научного мейнстрима такую точку зрения не разделяют, сходясь во мнении, что для вероятности воскрешения замораживать нужно не мертвого, а живого человека, что по закону будет считаться убийством.
Тем не менее некоторый научный инфантилизм крионики к полной ее маргинализации не привел. Во-первых, последователи ничего не утверждают наверняка, используя в качестве доказательств косвенные научные свидетельства, например способность некоторых существ к анабиозу. Во-вторых, идеи бессмертия находятся в общем тренде с более реалистичными идеями продления жизни, что прибавляет им веса.
«Они просто считают, что у человека нет второго шанса и все должны умирать», — кричит в трубку клиент и по совместительству волонтер «Криорус» Алексей Самыкин. Ученых, оппонирующих идеям крионики, Алексей упрекает в признании смерти.
Алексей, один из первых клиентов «Криорус», крионировал маму, умершую от онкологии, а также заключил контракт на себя.
«Примитивное заблуждение», — биотехнолог Сергей Евфратов, пожелавший быть крионированным, не признает тезиса, что человек либо жив, либо мертв.
Кажется, приверженцами крионики руководит не страх смерти, а возмущение ею как досадным недоразумением.
При этом почти все клиенты криофирм так или иначе имеют отношение к науке: медики, биологи, биоинформатики, философы, математики. «Случайные люди, плохо знакомые с вопросом, к нам обращаются редко», — говорит Игорь Артюхов. Этот факт отчасти свидетельствует в пользу крионики.
Многие заключающие контракты на крионирование себя или близких помогают «Криорус» в качестве волонтеров, а также состоят в трансгуманистическом движении, частью которого, считают они, крионика и является.
Владельцев «Криорус» иногда называют мошенниками, «эксплуатирующими надежды людей с целью наживы». Хотя, справедливости ради, мошенническая схема предполагает обман одной стороны другой, тогда как владельцы криокомпании и их клиенты, кажется, искренне исповедуют общие ценности.
А растиражированное таблоидами утверждение, что эта услуга исключительно «для богатых», после общения с будущими пациентами вызывает сомнения.
«Нам это кажется непривычным, но любой американец может оплатить эти услуги через страховку, и не обязательно быть состоятельным человеком, — говорит Артюхов. — В Америке, кстати, как и в России, в основном это люди научного склада».
Среди американских селебрити контракт на крионирование иногда становится частью публичного имиджа. Например, договор с Институтом крионики на заморозку себя и двух собак заключила Пэрис Хилтон. Также среди желающих быть замороженными после смерти называют Бритни Спирс и Ларри Кинга.
Контракт на 100 лет
Деятельность криофирм, согласно законодательству, в России не запрещена. По закону, крионировать человека можно не только с его согласия, но и с согласия того, кто имеет право распоряжаться телом. Хотя, как правило, разрешение человека все-таки стараются получить при жизни.
Впрочем, собственноручно оформленное желание не гарантирует завещателю, что шансы на бессмертие будут реализованы.
«Набегает толпа родственников, встают стеной и не дают подойти к телу, а ведь успешность криосохранения зависит от скорости проведения перфузии», — переживает Сергей Евфратов.
Согласно закону, приступать к процедуре крионирования можно только после получения справки о смерти.
«После того как врач констатирует время смерти, справка должна быть выписана максимально быстро. В идеальной ситуации оформление занимает 15 минут», — говорит Степин.
Если человек находится в тяжелом состоянии, сотрудники «Криорус», как правило, дежурят в больницах и клиниках, чтобы «не упустить момент».
Срок действия контракта на криосохранение является отдельным юридическим феноменом: его действие пролонгируется до бесконечности — до тех пор пока не будут изобретены технологии, способные вернуть криопациента к жизни. Точка отсчета, с которой заканчивается основное время действия контракта, наступает через сто лет, и договор продлевается автоматически.
Сложно представить, какие чувства могут вызывать подобные сроки ожидания желаемого. Но визит «людей из будущего» — в белых комбинезонах, — в отличие от дежурной скорби сотрудников морга и ритуальных контор, по словам клиентов «Криорус», приносит близким умершего некоторое облегчение.
«У родственников криопациентов есть возможность посещать хранилище, и они приходят не на кладбище, а в место, откуда их близкие могут вернуться, — говорит Алексей Самыкин. — Лично я считаю, что в статусе криопациентов люди не мертвы, так как часть клеток их организма находится в сохранности. И решение крионировать маму казалось мне единственно правильным».
Визит «людей из будущего» — в белых комбинезонах — по словам клиентов «Криорус», приносит близким умершего некоторое облегчение
«Мы сможем получить колоссальное количество энергии»
Криогенная обработка поршня на заводе в Китае
Lei Yong/Costfoto/picture alliance
— В представлении обывателя криогеника — это «что-то связанное с холодом», чем занимается эта наука?
— Криогеника в прикладном значении — это возможность работать в условиях крайне низких температур. Криогенными считаются температуры в диапазоне от 120 К (-153 °C) до температуры 0,7 K (-272 °C). Несмотря на то что эти технологии не новы, появились они сравнительно недавно. Человечество научилось добывать огонь и высокие температуры примерно 20 тысяч лет назад, а вот холод получать не удавалось. Первые примитивные системы охлаждения появились в древнем Египте, у шумеров, но это случилось гораздо позже. Само же понятие криогенной техники появилось только в конце XIX — начале XX века.
— Что стало началом этого направления? Какие возможности оно открывает?
— Благодаря применению криогенных температур люди научились сжижать газы — то есть переводить газ в жидкое состояние. Долгое время считалось, что такие вещества, как азот, кислород, могут находиться только в газообразном состоянии. Лишь в XIX веке Майкл Фарадей впервые смог осуществить сжижение большинства известных тогда газов, кроме кислорода, водорода, азота, которые научились сжижать гораздо позже.
— А как криогенные технологии используются в космосе?
— Почему ставка делается именно на сжижение газов?
— Как я отмечал ранее, спектр их применения обширен, ракетостроение лишь одна из областей применения. Получение и сжижение промышленных газов, в частности сжиженного природного газа (СПГ), и применение сжиженных газов в различных технологиях вызывают все более пристальный экономический интерес в мире. В странах, где углеводородных топлив не так много, а потребность в них большая, уже сейчас активно применяется СПГ. Это характерно в первую очередь для Юго-Восточной Азии: Японии, Южной Кореи, Китая.
И интерес этот будет только расти, по двум причинам. Первая — к использованию сжиженных газов подталкивает весь ход развития нынешних технологий. Вторая лежит в плоскости экологии — во всем мире все острее встает вопрос эффективной энергетики, экономии природных ресурсов и сохранения экологии. Это вынуждает нас искать новые технологии преобразования энергии, использовать новые виды топлива, иными словами, создавать эффективные экологически чистые энергосистемы. Это непростая задача, но использование СПГ способно в большой степени ее решить. Ключевые инструменты для получения энергии на нашей планете — это ТЭЦ, ГЭС и АЭС. Причем львиную долю, почти 90%(!) всей энергии на земле обеспечивают ТЭЦ. Они могут работать на газе, мазуте, жидком топливе, угле. Учитывая, что теплоэлектростанции это основа большой энергетики, очевидно, что за счет повышения их энергоэффективности мы достигнем несравнимо лучших результатов, чем дают наши пока еще первые попытки полностью перейти на возобновляемые источники энергии.
— Альтернативные источники энергии экологичнее?
— Все не так однозначно. Возьмем, к примеру, фотоэлектрические преобразователи энергии — солнечные батареи. Их же нужно будет со временем утилизировать, нельзя просто взять и в «мусорку» их выкинуть. Для утилизации должна быть выстроена целая инфраструктура, а на это необходимо затратить ресурсы той самой природы, которую мы «бережем». На данном уровне развития технологий человечество не готово переключиться на возобновляемые источники энергии.
Другой пример «экологического» подхода — попытки перейти на электродвигатель. Как локальное решение этот вариант вполне пригоден, пример — Пекин, где массово переходят на электродвигатели. Китайцы вынуждены это сделать, потому что город очень загазован. Однако повторю — это локальное решение. Потому что где-то эта электроэнергия была выработана, а как она вырабатывается? С помощью стандартных энергетических методов, то есть тех самых ТЭЦ. Поэтому в первую очередь нужно совершенствовать существующие энергетические системы. Тем более что природный газ в России распространен, добывать его несложно, и, если наши энергетические системы будут активно переходить на СПГ, мы еще сможем получать дополнительную энергию из самого криопродукта.
— За счет чего вы получите энергию?
— Каким образом это можно сделать?
— Один из возможных способов — встраивание вспомогательного технологического цикла. Прежде чем СПГ попадет в газопоршневую установку, он совершит замкнутый цикл в паросиловой машине, где за счет тепла окружающей среды или другого внешнего источника тепла он превратится в газ и произведет дополнительную работу. Такая встроенная установка не требует сверхусилий и суперзатрат, при этом мы получаем энергию, которая обычно теряется. Конечно, всю энергию, затраченную на сжижение, согласно законам термодинамики вернуть невозможно, можно рассчитывать процентов на 10%. Тем не менее мы сможем получить колоссальное количество энергии, потому что наша разработка может быть применима везде, где используются криогенные продукты, а это очень обширная сфера. Учитывая масштабность применения, выгода, которую обеспечат наши разработки, может быть внушительной.
— То есть лаборатория по криотехнологиям будет заниматься разработкой вспомогательных циклов энергосбережения для ТЭЦ?
— Это только одна из частных задач, которая входит в гораздо более широкое поле исследований. Область наших исследований включает любые установки, где есть криогенное вещество и процесс, где оно регазифицируется и при этом за счет внешнего тепла и низкопотенциального тепла (холода) криопродукта можно получить энергию. Мы сможем разрабатывать энергоэффективные схемы для железнодорожной, аэрокосмической, автомобильной техники и не только.
— Автомобили на газу — повседневность, а самолеты, летающие на жидком водороде или СПГ, уже существуют?
— Нет, но уникальные экспериментальные образцы были созданы и даже прошли летные испытания. В 1980-х годах предприятие «Кузнецов» совместно с КБ Туполева приступили к исследованию возможности использования жидкого водорода и СПГ в качестве альтернативного топлива для авиационных двигателей. В КБ Туполева был создан первый в мире экспериментальный самолет Ту-155, с инновационным (и, кстати, по сей день единственным в мире) двигателем НК-88, работающим на жидком водороде. В основной состав инженеров-разработчиков входили выпускники Самарского университета (в то время КуАИ). Сейчас НК-88, изготовленный в единственном экземпляре, хранится в Центре истории авиационных двигателей Самарского университета.
В апреле 1988 года состоялся первый полет Ту-155, а в следующем году также успешно отлетал Ту-156 с инновационным двигателем НК-89, работающим на СПГ. Всего на криогенном топливе было выполнено около 100 полетов, в том числе 5 на жидком водороде, также Ту-155 совершил полет на конференцию по проблемам использования криогенного топлива в авиации. Это, конечно, был огромный успех, но возникла сложность — новое топливо требовало слишком больших емкостей для размещения, из-за чего полезное пространство существенно сокращалось и использование становилось нецелесообразным.
Вероятно, инженерные задачи удалось бы решить, но, к сожалению, наступили сложные для нашей страны 1990-е годы: СССР прекратил свое существование, предприятия переживали кризис и программа по криогенным топливам была закрыта. Однако потенциал нового топлива очень велик: к примеру, водород существенно превосходят авиационный керосин по теплотворной способности, при этом он абсолютно экологичен.
Наши исследования, возможно, дадут новый толчок разработкам, находящимся в мировом тренде современного авиастроения. Зарубежные компании, которые занимаются производством летательных аппаратов, самолетов, в том числе пассажирских, вплотную разрабатывают вопросы использования СПГ. Примерно та же ситуация с использованием СПГ и в железнодорожной технике. Еще 15 лет назад мы участвовали в создании силовой установки для газотурбовоза совместно с предприятием «Кузнецов». Она работала на метане — и вполне успешно, как показали испытания. Основными достоинствами газотурбовоза были повышение мощности и экологичность, но по тем же причинам исследования были свернуты. Возрождаются они только сейчас.
— Куда будет двигаться дальше криогеника в университете?
— В рамках нашей кафедры теплотехники и тепловых двигателей направление, связанное с криотехнологиями, вопросами повышения эффективности систем охлаждения, в том числе и бортовых, сформировалось давно. У нас существует целая школа под руководством Владимира Бирюка по вихревому эффекту — вихревые технологии обязательно найдут свое применение в криогенике.
Отдельно хочу отметить большое и многообещающее направление по газовым криогенным машинам Стирлига. Криогенные машины Стирлинга позволяют получить холод до 20 К, то есть температуры жидкого водорода. Применение этих экологически чистых и высокоэффективных машин — наиболее перспективный тренд развития криогенной техники в XXI веке, решающий проблему экономии топливных ресурсов и снижения загрязнения окружающей среды. Однако чтобы спроектировать такую машину, необходимо создать ее адекватную математическую модель и соответствующий метод расчета. Эти расчеты весьма сложны.
Создание подобных машин — очень наукоемкое направление, которое промышленным предприятиям трудно осилить без тесной связи с университетской наукой. Еще одно трендовое направление исследований нашей лаборатории — создание инновационных систем охлаждения на принципах термокаустики.
— Что такое термоакустика и зачем нужны такие системы?
— Это новое, возникшее совсем недавно направление в термодинамике. Основная идея в том, чтобы использовать акустическую энергию для преобразования ее в работу.
Например, когда работает акустический динамик, он вырабатывает акустическую энергию, которая рассеивается в пространстве. Однако если соединить этот динамик с акустическим резонатором и установить в нем соответствующий преобразователь, то можно получить или механическую энергию и далее электрическую, или получить низкопотенциальное тепло, то есть холод.
Это перспективное направление интересно для разных технологий: получения энергии, системы охлаждения, шумоглушения с утилизацией акустической энергии, процессов горения и др.
— Что вы имеете в виду под «умеренным холодом»?
— Умеренный холод включает в себя бытовые и промышленные системы охлаждения, системы кондиционирования. Целый пласт связан с пищевой промышленностью, где задачи охлаждения, хранения продуктов являются приоритетными. Поэтому исследования нашей лаборатории будут полезны не только на уровне энергетики, авиации, космонавтики и промышленности, но и в обыденной жизни для каждого из нас. Более того, в Поволжье есть потребность в специалистах в области холодильной техники, поэтому будет востребовано и образовательное направление — подготовка кадров по криогенной и холодильной технике, — которое, думаю, со временем у нас тоже появится. Вопросы этой области актуальны на любом производстве, и уж тем более в аэрокосмической отрасли.
Следует особо отметить тот факт, что в мировом рейтинге специальностей специальности, касающиеся холодильной и криогенной техники, по востребованности находятся на пятом месте.
— Сейчас ведутся какие-то конкретные работы в лаборатории?
— Лаборатория еще в процессе создания, требуется ее оснащение необходимым оборудованием, но на базе нашей кафедры уже начат проект, который мы будем в дальнейшем «доводить» в лабораторных условиях. Мы разрабатываем криогенный двигатель. Он будет работать на жидком азоте (или на жидком воздухе). Мы уже создали его прототип, и установка прошла первые испытания. Принцип действия следующий: в поршневой двигатель подается жидкий азот. Он вскипает, совершая фазовый и температурный переход из 77 К в 300 К, как следствие, давление возрастает, происходят процессы расширения, благодаря чему начинает работать двигатель. Такой двигатель не производит выбросов вредных веществ в атмосферу, он экологически чистый. При этом по затратам на «топливо» двигатель на азоте хоть и уступает бензиновым, но показывает себя не хуже других экологичных устройств.
Сейчас на этой действующей установке мы отрабатываем саму технологию, методы расчетов и поведение вещества (азота), а когда прототип будет готов, предложим его для реализации.
Современные и перспективные технологии требуют совершенствования и повышения эффективности использования энергии холода. Наши исследования закладывают фундамент для развития в нашем регионе новейших энергоэффективных, экологичных, низкотемпературных систем и устройств, позволяющих применять их не только в энергетике и аэрокосмической области, но и в повседневной жизни, а также в заботе об окружающей среде.