Цикл Хэмпсона – Линде - Hampson–Linde cycle - Wikipedia

Термодинамика
Тепловой двигатель Карно 2.svg
Linde Патент 1895 г.

В Цикл Хэмпсона – Линде это процесс для сжижение газов, особенно для разделение воздуха. Уильям Хэмпсон и Карл фон Линде независимо подала заявку на патенты на цикл в 1895 году: Хэмпсон 23 мая 1895 года и Линде 5 июня 1895 года.[1][2][3][4]

Введен цикл Хэмпсона – Линде. регенеративное охлаждение, система охлаждения с положительной обратной связью.[5] В теплообменник расположение допускает абсолютную разницу температур (например, 0,27 ° C / атм J – T охлаждение для воздуха), чтобы выйти за рамки одноступенчатого охлаждения и достичь низких температур, необходимых для сжижения «фиксированных» газов.

Цикл Хэмпсона – Линде отличается от цикла Цикл Сименса только на этапе расширения. В то время как в цикле Сименса газ делает внешний работай для снижения температуры цикл Хэмпсона – Линде полагается исключительно на Эффект Джоуля – Томсона; это имеет то преимущество, что холодная сторона охлаждающего устройства не требует движущихся частей.[1]

Цикл

Эскиз цикла Хэмпсона-Линде; на этом эскизе не показана регенерация (газ возвращается в компрессор)
Цикл Хэмпсона – Линде; эта диаграмма не включает внешний охладитель, не выделяет противоточный теплообменник и не показывает значительную задержку

Цикл охлаждения состоит из нескольких этапов:

  1. Газ сжимается, что добавляет ему внешнюю энергию, чтобы дать ему то, что необходимо для прохождения цикла. В патенте Linde в США приводится пример со стороны низкого давления 25 стандартных атмосфер (370 фунтов на квадратный дюйм; 25 бар) и высокого давления со стороны 75 стандартных атмосфер (1100 фунтов на квадратный дюйм; 76 бар).
  2. Затем газ под высоким давлением охлаждается путем погружения газа в более прохладную среду; газ теряет часть своей энергии (тепла). В патентном примере Linde приводится пример рассола при 10 ° C.
  3. Газ под высоким давлением дополнительно охлаждается с помощью противоточный теплообменник; более холодный газ, покидающий последнюю ступень, охлаждает газ, идущий на последнюю ступень.
  4. Далее газ охлаждается путем пропускания газа через отверстие Джоуля – Томсона (расширительный клапан); теперь давление газа ниже.
    Теперь газ низкого давления является самым холодным в текущем цикле.
    Часть газа конденсируется и становится продуктом на выходе.
  5. Газ низкого давления направляется обратно в противоточный теплообменник для охлаждения более теплого поступающего газа высокого давления.
  6. После выхода из противоточного теплообменника газ становится теплее, чем был в его самом холодном состоянии, но холоднее, чем был в начале на шаге 1.
  7. Газ отправляется обратно в компрессор, смешивается с горячим поступающим подпиточным газом (для замены конденсированного 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, становится труднее достичь более низких температур на расширительном клапане.

Рекомендации

  1. ^ а б "Техническая информация". Криолаб, Лундский университет. Получено 26 января 2013.
  2. ^ ГБ 189510165, Hampson, W., "Усовершенствования, относящиеся к прогрессивному охлаждению газов", выпущенный 25 марта 1896 г. 
  3. ^ DE 88824, Linde, Carl, "Verfahren zur Verflüssigung atmosphärischer Luft oder anderer Gase", опубликовано 29 сентября 1896 г. 
  4. ^ США 727650, Линде, Карл, "Процесс получения низких температур, сжижения газов и разделения компонентов газовых смесей", выпущенный 12 мая 1903 г. 
  5. ^ де Вале, А. Т. А. М. (2017). «Основы сжижения Джоуля – Томсона и JT-охлаждения» (PDF). Журнал физики низких температур. 186 (5–6): 385–403. Дои:10.1007 / s10909-016-1733-3.

дальнейшее чтение