stringtranslate.com

Цикл Хэмпсона-Линде

Патент Линде 1895 года.

Цикл Хэмпсона–Линде — это процесс сжижения газов , особенно для разделения воздуха . Уильям Хэмпсон и Карл фон Линде независимо друг от друга подали заявки на патенты цикла в 1895 году: Хэмпсон 23 мая 1895 года, а Линде 5 июня 1895 года. [1] [2] [3] [4]

Цикл Хэмпсона-Линде ввел регенеративное охлаждение , систему охлаждения с положительной обратной связью. [5] Расположение теплообменника допускает абсолютную разницу температур (например,0,27 °C/атм (охлаждение по Джоулю–Т для воздуха) позволяет выйти за рамки одной ступени охлаждения и достичь низких температур, необходимых для сжижения «фиксированных» газов.

Цикл Хэмпсона–Линде отличается от цикла Сименса только шагом расширения. В то время как цикл Сименса заставляет газ совершать внешнюю работу для снижения своей температуры, цикл Хэмпсона–Линде полагается исключительно на эффект Джоуля–Томсона ; это имеет то преимущество, что холодная сторона охлаждающего устройства не нуждается в движущихся частях. [1]

Цикл

Схема цикла Хэмпсона-Линде; на этой схеме не показана регенерация (газ возвращается в компрессор)
Цикл Хэмпсона-Линде; эта схема не включает внешний охладитель, не выделяет противоточный теплообменник и не показывает значительную задержку

Цикл охлаждения проходит в несколько этапов:

  1. Газ сжимается, что добавляет внешнюю энергию в газ, чтобы дать ему то, что необходимо для прохождения цикла. В патенте США Линде приводится пример с давлением на стороне низкого давления в 25 стандартных атмосфер (370 фунтов на квадратный дюйм; 25 бар) и давлением на стороне высокого давления в 75 стандартных атмосфер (1100 фунтов на квадратный дюйм; 76 бар).
  2. Затем газ высокого давления охлаждается путем погружения газа в более холодную среду; газ теряет часть своей энергии (тепла). В патентном примере Линде приводится пример рассола при температуре 10°C.
  3. Газ высокого давления дополнительно охлаждается в противоточном теплообменнике ; более холодный газ, выходящий из последней ступени, охлаждает газ, поступающий на последнюю ступень.
  4. Газ дополнительно охлаждается путем пропускания его через отверстие Джоуля-Томсона (расширительный клапан); теперь газ находится под более низким давлением.
    Газ низкого давления сейчас находится на самой низкой температуре в текущем цикле.
    Часть газа конденсируется и становится выходным продуктом.
  5. Газ низкого давления возвращается в противоточный теплообменник для охлаждения более теплого входящего газа высокого давления.
  6. После выхода из противоточного теплообменника газ становится теплее, чем в самом холодном состоянии, но холоднее, чем в начале шага 1.
  7. Газ возвращается в компрессор, смешивается с теплым поступающим подпиточным газом (для замены сконденсированного продукта) и возвращается в компрессор, чтобы совершить еще один проход по циклу (и стать еще холоднее).

В каждом цикле чистое охлаждение больше, чем тепло, добавленное в начале цикла. По мере того, как газ проходит больше циклов и становится холоднее, достижение более низких температур на расширительном клапане становится все более трудным.

Ссылки

  1. ^ ab "Техническая информация". Kryolab . Lund University . Архивировано из оригинала 14 октября 2012 года . Получено 26 января 2013 года .
  2. ↑ GB 189510165, Хэмпсон, У., «Усовершенствования, касающиеся прогрессивного охлаждения газов», опубликовано 25 марта 1896 г. 
  3. ^ DE 88824, Линде, Карл, "Verfahren zur Verflüssigung atmosphärischer Luft oder anderer Gase (Метод сжижения атмосферного воздуха или других газов)", выпущено 29 сентября 1896 г. 
  4. ^ US 727650, Линде, Карл, «Процесс получения низких температур, сжижения газов и разделения компонентов газовых смесей», выдан 1903-05-12 
  5. ^ de Waele, ATAM (2017). "Основы сжижения Джоуля–Томсона и охлаждения Джоуля–Томсона" (PDF) . Журнал физики низких температур . 186 (5–6): 385–403. Bibcode :2017JLTP..186..385D. doi : 10.1007/s10909-016-1733-3 .

Дальнейшее чтение