ДЕТАНДЕРНЫЙ ОЖИЖИТЕЛЬ ГЕЛИЯ П.Л.КАПИЦЫ

Жидкий гелий — единственное средство для получения температур, близких к абсолютному нулю. Физические исследования вблизи абсолютного нуля имеют огромное значение для фундаментальной науки. Низкие температуры необходимы не только ученым, они находят применение во многих отраслях техники.

Впервые жидкий гелий был получен в 1908 году голландским физиком Г.Камерлинг-Оннесом. Его установка была очень сложна, требовала уникального оборудования и специально обученного обслуживающего персонала. Производительность ее была низка — около 0,3 л/ч. Попытки разработать менее сложные и более производительные методы ожижения гелия не давали существенных результатов более 25 лет. Эти задачи были блестяще разрешены выдающимся физиком XX века Петром Леонидовичем Капицей, обладавшим кроме того, и незаурядным инженерным талантом. Первый детандерный ожижитель гелия он разрабатал в 1934 году. В температурном интервале 20—10°К впервые была применена расширительная машина (детандер) поршневого типа, работавшая на перепаде давлений с 17 до 2,2 атм. Ожижитель этой конструкции позволил получать гелий в огромных для 30-х годов количествах — около 2 л/ч.

П.Л.Капице удалось преодолеть трудности, связанные с конструированием поршневых машин, действующих при очень низких температурах. Им был создан поршневой детандер, в котором поршень ходит в цилиндре без трения. Основная идея состояла в том, чтобы между поверхностями поршня и цилиндра обеспечить крайне малый зазор (0,04—0,05 мм). Небольшое количество газа, попадающее в зазор, выполняло роль идеальной смазки.

Первый детандерный ожижитель гелия продемонстрировал целесообразность и принципиальную возможность применения адиабатического расширения при столь низких температурах. Была заложена основа промышленного освоения техники ожижения гелия. Позже в ряде стран были разработаны модификации ожижителей Капицы и начат их серийный выпуск.

Е.Л. Капица