Цикл Хэмпсона – Линде

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

Цикл Хэмпсона-Линде представил регенеративное охлаждение , систему охлаждения с положительной обратной связью. ^[5] позволяет Конструкция теплообменника абсолютной разнице температур (например, J-T-охлаждение 0,27 °C/атм для воздуха) выходить за пределы одной стадии охлаждения и может достигать низких температур, необходимых для сжижения «неподвижных» газов.

Цикл Хэмпсона-Линде отличается от цикла Сименса только стадией расширения. В то время как в цикле Сименса газ совершает внешнюю работу для снижения своей температуры, цикл Хэмпсона-Линде основан исключительно на эффекте Джоуля-Томсона ; это имеет то преимущество, что холодная сторона охлаждающего устройства не нуждается в движущихся частях. ^[1]

Цикл

Цикл охлаждения происходит в несколько этапов:

Газ сжимается, что добавляет к газу внешнюю энергию, чтобы дать ему то, что необходимо для прохождения цикла. В патенте Linde в США приведен пример давления на стороне низкого давления 25 стандартных атмосфер (370 фунтов на квадратный дюйм; 25 бар) и давления на стороне высокого давления 75 стандартных атмосфер (1100 фунтов на квадратный дюйм; 76 бар).
Затем газ высокого давления охлаждается путем его погружения в более холодную среду; газ теряет часть своей энергии (тепла). В патентном примере Линде приводится пример рассола при температуре 10°C.
Газ высокого давления дополнительно охлаждается противоточным теплообменником ; более холодный газ, выходящий из последней ступени, охлаждает газ, идущий на последнюю ступень.
Газ дополнительно охлаждается путем пропускания газа через отверстие Джоуля – Томсона (расширительный клапан); газ теперь находится под более низким давлением.
Газ низкого давления сейчас является самым холодным в текущем цикле.

Часть газа конденсируется и становится выходным продуктом.
Газ низкого давления направляется обратно в противоточный теплообменник для охлаждения более теплого поступающего газа высокого давления.
После выхода из противоточного теплообменника газ становится теплее, чем он был в самом холодном состоянии, но холоднее, чем в начале этапа 1.
Газ направляется обратно в компрессор, смешивается с поступающим теплым подпиточным газом (для замены сконденсированного продукта) и возвращается в компрессор для повторного прохождения цикла (и становится еще холоднее).

В каждом цикле чистое охлаждение превышает количество тепла, добавленного в начале цикла. Поскольку газ проходит больше циклов и становится холоднее, достижение более низких температур на расширительном клапане становится все труднее.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б «Техническая информация» . Криолаб . Лундский университет . Архивировано из оригинала 14 октября 2012 года . Проверено 26 января 2013 г.
^ GB 189510165 , Хэмпсон, В., «Усовершенствования, связанные с прогрессивным охлаждением газов», выдано 25 марта 1896 г.
^ DE 88824 , Линде, Карл, «Способ сжижения атмосферного воздуха или других газов», выдан 29 сентября 1896 г.
^ США 727650 , Линде, Карл, «Процесс получения низких температур, сжижения газов и разделения компонентов газовых смесей», выдан 12 мая 1903 г.
^ де Ваэле, АТАМ (2017). «Основы сжижения Джоуля-Томсона и JT-охлаждения» (PDF) . Журнал физики низких температур . 186 (5–6): 385–403. Бибкод : 2017JLTP..186..385D . дои : 10.1007/s10909-016-1733-3 .

Дальнейшее чтение

Тиммерхаус, Клаус Д.; Рид, Ричард Палмер (2007). Криогенная техника: пятьдесят лет прогресса . Спрингер. п. 8. ISBN 978-0-387-46896-9 .
Альмквист, Эббе (2003). История промышленных газов . Springer Science & Business Media. п. 160 . ISBN 978-0-306-47277-0 .
Майталь, Б.-З. (2006). «Максимализация производительности машины Линде – Хэмпсона». Криогеника . 46 (1): 49–85. Бибкод : 2006Крио...46...49М . doi : 10.1016/j.cryogenics.2005.11.004 .

[kryolab-1] Jump up to: ^а ^б «Техническая информация» . Криолаб . Лундский университет . Архивировано из оригинала 14 октября 2012 года . Проверено 26 января 2013 г.

[2] GB 189510165 , Хэмпсон, В., «Усовершенствования, связанные с прогрессивным охлаждением газов», выдано 25 марта 1896 г.

[3] DE 88824 , Линде, Карл, «Способ сжижения атмосферного воздуха или других газов», выдан 29 сентября 1896 г.

[4] США 727650 , Линде, Карл, «Процесс получения низких температур, сжижения газов и разделения компонентов газовых смесей», выдан 12 мая 1903 г.

[5] де Ваэле, АТАМ (2017). «Основы сжижения Джоуля-Томсона и JT-охлаждения» (PDF) . Журнал физики низких температур . 186 (5–6): 385–403. Бибкод : 2017JLTP..186..385D . дои : 10.1007/s10909-016-1733-3 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]