Джоуля ожижения

Различные схемы процессов, разработанных для выделения этилена ректификацией, отвечают всем перечисленным выше требованиям, но они отличаются друг от друга по характеру получаемых фракций и по методам достижения низких температур. Однако поскольку наиболее низкая температура, необходимая для разделения компонентов пирогаза ректификацией, значительно превышает температуру ожижения воздуха или водорода, то ее обычно достигают не за счет эффекта Джоуля—Томсона или за счет детандеров, производящих внешнюю работу, а с помощью так называемого каскадного охлаждения . Последний способ состоит в применении ряда хладагентов с прогрессивно понижающимися температурами кипения. [c.122]

В типичном современном (1978 г.) [206] процессе ожижения водорода имеются три индивидуальных технологических потока поток продукта, поток рециркулирующего водорода и поток холодного азота. Два последних потока обеспечивают охлаждение, необходимое для ожижения продукционного потока. Азот, который поставляется частично в жидком виде, а частично в виде холодного газа, обеспечивает охлаждение до 80 К. Охлаждение ниже 80 К осуществляется посредством рециркуляции водорода — за счет работы расширения. При этом используются турбины, работающие на двух температурных уровнях, и дросселирование по методу Джоуля — Томпсона для окончательного охлаждения продукта. [c.99]

Холодильный цикл, использующий только дросселирование, является наиболее простым и применяется повсеместно в лабораторных установках и для ожижения небольших количеств водорода [98, 106]. Поскольку инверсионная температура для водорода лежит около — 80 С, то для получения положительного джоуль-томсоновского эффекта водород перед дросселированием должен быть предварительно охлажден ниже — 80° С посторонним хладоагентом. Обычно для этого применяется жидкий азот. На рис. 30 приведена схема цикла процесса в диаграмме Т — 5. Цифры на рис. 30 обозначают состояния потоков в схеме и соответственно на диаграмме Т — 5. [c.82]

Процесс ожижения любого газа состоит из стадий охлаждения его до температуры конденсации (при атмосферном давлении температура кипения жидкого водорода равна 20,4 К) й отвода теплоты парообразования. Для ожижения водорода требуется охлаждение до криогенных температур, которое достигается следующими способами I) изоэнтальпийным расширением сжатого газа, т.е. использованием эффекта Джоуля-Томсона, 2) изоэнтропийным расширением сжатого газа, при котором одновременно получается дополнительное количество холода, помимо обусловленного эффектом Джоуля-Томсона. [c.50]

Значительно более низкие температуры сравнительно легко могут быть получены при помощи машин, работающих по совершенно иному принципу. Эти температуры близки к температуре кипения жидкого воздуха (—194°С при 1 ата, фиг. I). Ожижение воздуха в промышленных масштабах было впервые осуществлено Карлом фон Линде. Он использовал эффект Джоуля — Томсона, заключающийся в том, что при прохождении газов через отверстие с большим сопротивлением понижение давления газа сопровождается его охлаждением, если [c.8]

Для ожижения газов, особенно в небольших количествах, часто используется эффект Джоуля-Томсона. Газ сначала сжимают до высокого давления, а затем дросселируют. При этом он охлаждается и частично конденсируется. Для получения жидких воздуха или азота таким способом необходимо давление порядка 200 атм, а сжатого воздуха на моль продукта требуется больше, чем в описанной нами установке. [c.52]

Методы глубокого охлаждения основаны, с одной стороны, на использовании различия в температурах кипения (или ожижения) индивидуальных газов, входящих в состав подлежащего разделению коксового, водяного, гидрогенизационного или иного газа с другой стороны, они основаны на использовании эффекта Джоуля-Томсона, который заключается в том, что сжатые газы при их расширении до более низкого давления охлаждаются. [c.236]

ОЖИЖЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ЭФФЕКТА ДЖОУЛЯ-ТОМСОНА 179 [c.179]

Было обнаружено, что эффективность дросселирования через вентиль очень сильно зависит от начального давления. Оптимальными начальными давлениями оказались давления от 16 до 20 ат. Ожижение быстро уменьшается с увеличением давления. При давлении в 22 ат ожижение уже практически прекращается. Капица [38] предполагает, что это явление имеет своей причиной инверсию эффекта Джоуля-Томсона (см. 9 гл. IV). [c.196]

КОЭФИЦИЕНТЫ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ для ОЖИЖЕНИЯ ГЕЛИЯ С ПОМОЩЬЮ ЭФФЕКТА ДЖОУЛЯ-ТОМСОНА [c.286]

Значение к. п. д. всего процесса ожижения можно вычислить следующим образом. Процесс Джоуля — Томсона (/ g) характеризуется равенством [c.141]

З аТм е ч а н и е. Как видно из приведенного решения, для охлаждения (например, ожижения) газа выгоднее применять квазистатическое адиабатическое расширение, чем процесс Джоуля — Томсона, по двум причинам во-первых, так можно охлаж- [c.180]

Ожижение водорода с использованием только джоуль-томсоновского эффекта. Благодаря простоте применяемого оборудования этот метод в настоящее время наиболее распространен. Для охлаждения водорода ниже точки инверсии чаще всего используется жидкий азот, кипящий под пониженным давлением, с помощью которого температура сжатого водорода понижается до 64—68° К. При этой температуре оптимальная величина давления сжатия водорода составляет 120—140 ат. [c.294]

Почти все существующие в настоящее время ожижители основаны на эффекте Джоуля — Томсона и предварительном охлаждении жидким азотом или воздухом. В первую очередь мы дадим описание основной схемы ожижения водорода, а затем приведем некоторые существующие конструкции, а также опишем назначение и устройство отдельных элементов водородных ожижителей. [c.51]

Ожижение водорода за счет эффекта Джоуля — Томсона с предварительным охлаждением жидким азотом. Схема ожижителя [c.51]

Сжижение водорода достигается обычно многоступенчатым охлаждение.м в каскадных установках, для которых расход энергии меньше, чем в других. По для ожижения водорода могут использоваться различные холодильные циклы, основанные как на эффекте дроссе.лирования (эффект Джоуля — Томпсона), так и на расширении водорода с производством внеииюй работы в расширительной машине-детандере. При этом должны учитываться некоторые специфические свойства водорода, а именно 1, В отличие от др.угнх газов водород при обычной температуре имеет отрицательный дроссе.,1ь-эффект, т. е. при расширении нагревается. Для получения положительного дроссель-эффекта сжатый водород должен быть предварительно охлажден до температуры ниже температуры инверсии (около 200 К). Это обычно достигается охлаждением до температуры ниже 80 К испаряющимся жидким азотом (в специальных теплообменниках) [c.95]

Цикл с однократным дросселированием. Эффект Джоуля-Томсона в сочетании с про-тивоточным теплообменом между сжатш и дросселированным газом был использовав первоначально Линде для охлаждения воздуха до температуры ниже критической и последующего ожижения. Как уже указывалось, обязательным условием при этом является непрерывность процесса дросселирования и предварительного охлаждения дросселируемого газа до температуры ниже инверсионной. [c.52]

На более низких ступенях процесса, когда газ охлажден до температур 20—35° К, весьма эффективно ожижение с помощью дросселирования, так как при этих температурах эффект Джоуля — Томсона для водорода весьма высок. Общий коэффициент ожижения а (равный отношению количества получающейся жидкости к количеству сжимаемого компрессором газа) в этой области температур может быть лишь незначительно увеличен за счет замены дросселирования расширением в детандере. В то же время трудности создания такого детандера, который бы работал в области конденсации, значительно превышают небольшой выигрыш в производительности. Таким образом, следует ожидать, что детандеры для ожижения водорода будут применяться при температурах от 30 до 80° К. На фиг. 1 изображены низкотемпературные ступени типичного однодетандерного цикла. [c.71]

Камерлинг Оннес [10] решил ожижить гелий, воспользовавшись методом, с помощью которого ему удалось осуществить за несколько лет перед этим ожижение водорода. План Камерлинг Оннеса сводился к тому, чтобы, охладив сжатый гелий жидким водородом (находящимся при температуре, близкой к точке затвердевания, т. е. кипящим под давлением 6 см рт.), затем пропускать его через теплообменник, который бы оканчивался дроссельным вентилем. Как известно, охлаждение газа будет иметь место, если начальная температура дросселирования лежит ниже температуры инверсии эффекта Джоуля-Томсона. Однако практика указывала на то, что достаточное для ожижения газа охлаждение достигается только в том случае, если начальная температура дросселирования выбирается несколько ниже точки Бойля. Условия, выбранные Камерлинг Оннесом ранее (см. выше), удовлетворяли этим требованиям, и только наличие значительных отклонений гелия от закона соответственных состояний могло бы помешать его ожижению. [c.179]

Малый гелиевый ожижитель. Руэман [17] сконструировал малый ожижитель, который пригоден для ожижения гелия или водорода. Ожижитель работает по принципу Джоуля-Томсона-Линде. Гелий с давлением не ниже 40 ат может быть подан из обычного газового баллона. Ожижитель изображен на фиг. 66. С—дьюаровский сосуд с жидким водородом. Газообразный гелий поступает в ожижитель через спираль L, где он охлаждается до температуры жидкого водорода, а затем, пройдя внутреннюю трубку теплообменника R , дросселируется через отверстие В в сосуд В. Неожиженный гелий вместе с парами жидкости покидает аппарат через наружную трубку теплообменника Отверстие В регулируется маленьким латунным винтом, устанавливаемым на желаемый расход газа (несколько литров в минуту). Эта регулировка может производиться снаружи аппарата. Размеры сосуда В могут быть изменены по желанию. Руэман пользовался сосудом диаметром 5 мм и высотой 30 мм. Объем С служит резервуаром гелиевого термометра. Контейнер А может быть откачан через трубку [c.184]

Ожижитель гелия Капицы. В 1908 г. Каммерлинг Оннесу удалось получить в жидком состоянии гелий, последний из так называемых вечных газов. Трудность ожижения гелия объясняется тем, что для него температура инверсии эффекта Джоуля — Томсона очень низка. Поэтому для того, чтобы иметь возможность использовать эффект Джоуля — Томсона, необходимо предварительно охладить гелий до температуры жидкого водорода. В методе Каммерлинг Оннеса эффект Джоуля — Томсона использовался поэтапно сначала он применялся для охлаждения водорода, а затем гелия. В настоящее время наиболее распространен метод, в котором иа первом этапе охлаждение производится ие водородом, а путем адиабатического расширения. Метод адиабатического расширения впервые был использован Клодом и Хейландом при получении жидкого воздуха, а затем П. Л. Капица применил его для гелия. Примером ожижителя такого рода может служить машина Коллинза. [c.138]

Ожижение гелия производится с получением необходимого холода тремя методами 1) за счет джоуль-томсоновского эффекта с каскадом хладоагентов, который оканчивается жидким водородом 2) за счет изоэнтропического расширения сжатого гелия в детандере 3) за счет адиабатического расширения части сжатого газа, остающегося в сосуде при выталкивании из него другой части газа (экспансионный процесс). Соответственно этим методам получения холода можно классифицировать и сами ожижители гелия. [c.297]

Цикл Гэмпсона ) для ожижения воздуха схематически изображен на фиг. 1.2. Чистый сухой воздух давлением от 140 до 210 атм поступает в секцию высокого давления противоточного теплообменника и, пройдя по теплообменнику, расширяется в расширительном (дроссельном) вентиле до давления, равного приблизительно атмосферному. За счет эффекта Джоуля — Томсона при расширении (дросселировании) температура газа понижается. Холодный расширенньш газ поступает в секцию низкого давления теплообменника и охлаждает поток газа высокого давления. Вследствие этого температура газа после дроссельного вентиля непрерывно снижается, пока не наступает конденсация газа. Назовем отношение количества ожиженного воздуха к общему количеству сжатого коэффициентом ожижения х. [c.18]

На предшествующих страницах мы рассмотрели различные холодильные циклы цикл Гэмпсона с использованием эффекта Джоуля — Томсона усовершенствованный цикл Линде с двумя давлениями, позволяющий при том же эффекте Джоуля — Томсона снизить расход энергии на привод компрессора каскадный цикл, основанный на сжатии газа до давления, при котором он может быть ожижен за счет испарения другого сжиженного газа с более [c.25]

Ожижение водорода может быть осуществлено путем применения тех же принципов, которые используются для ожижения воздуха. Однако при ожижении водорода существуют некоторые осложняющие обстоятельства. Температура инверсии эффекта Джоуля — Томсона для водорода равна —204° К Поэтому изэн-тальпийное расширение (дросселирование) водорода не приведет к его охлаждению, если водород не охладить предварительно ниже температуры инверсии. Более того, все вещества, кроме водорода и гелия, замерзают при температурах выше температуры кипения водорода. Поэтому, если ожижаемый водород не является чрезвычайно чистым, его газообразные примеси могут затвердеть и забить каналы теплообменников. Особенно нежелательна примесь даже очень небольших количеств кислорода. Имевшие место взрывы внутри водородных ожижителей приписываются накоплению твердого кислорода в трубках, по которым проходит холодный водород высокого давления. [c.51]

Гелий является газом, перевод которого в жидкое состояние наиболее затруднителен ввиду чрезвычайно низкой температуры кипения (4,2° К) и низкой температуры инверсии эффекта Джоуля— Томсона (—40°К). Впервые гелий был ожижен Камерлинг-Оннесом (Лейденский университет) в 1908 г. Для ожижения нм был использован цикл с дросселированием и предварительным охлаждением гелия (приблизительно до 14° К) за счет жидкого водорода, кипящего при пониженном давлении. Такой способ получения жидкого гелия весьма широко применяется и в настоящее время, а для лабораторий, имеющих достаточное количество жидкого водорода, является одним из наиболее удобных и целесообразных. При ожижении гелия для лабораторных нужд расход электроэнергии редко принимается во внимание. Гора.здо большее влияние на экономичность оказывает степень сложности маишн-ного оборудования и труд, затрачиваемый на обслуживание ожижителя. Двумя наиболее крупными успехами, достигнутыми вожи-исении гелия после Оннеса, являются 1) расширительный ожижитель Симона и 2) ожижитель с детандерами, впервые созданный Капицей и позднее усовершенствованный Коллинзом. [c.70]

Комбинированные ожижители 2) В некоторых случаях полезно иметь комбинированные ожижители водорода и гелия. Роллин [34] построил комбинированный ожижитель, в котором жидкий водород получается за счет дросселирования и используется в том же ожижителе для получения жидкого ге я по методу Симона. Спен-длин [35] сконструировал комбинированный ожижитель водорода и гелия, в котором ожижение обоих газов происходит за счет эффекта Джоуля — Томсона. [c.88]