Способы ожижения гелия

СПОСОБЫ ОЖИЖЕНИЯ ГЕЛИЯ [c.140]

Способы ожижения гелия [c.141]

Способы ожижения гелия 143 [c.143]

Способы ожижения гелия 147 [c.147]

Рассмотренные схемы являются наиболее распространенными кроме того, существуют другие способы ожижения гелия, представляющие определенный интерес. [c.149]

Способы ожижения гелия 155 [c.155]

Способы ожижения гелия 157 [c.157]

Способы ожижения гелия 159 [c.159]

Попытки ожижения гелия до Камерлинг Оннеса. Вскоре после того как гелий был обнаружен на Земле, Рамзай [1] сообщил о предпринятой Ольшевским попытке ожижения гелия тем же способом, которым ему ранее удалось ожижение водорода. Ольшевский заставлял быстро расширяться гелий, сжатый до давления в 140 ат и предварительно охлажденный до температуры жидкого воздуха, кипевшего при пониженном давлении. Однако ему не удалось заметить никаких следов ожижения. Из подробного сообщения самого Ольшевского [2] стало известно, что, исходя из уравнения Пуассона, он оценил температуру, до которой охлаждался гелий при внезапном расширении, в —263,9° С и пришел к заключению, что температура кипения гелия должна быть ниже —264° С. [c.177]

В зависимости от способа получения газообразного водорода в нем могут содержаться различные примеси газообразные (Ог, N2, СН4, СО, Аг, СО2) и в виде капель или паров (масло и вода). Очистка водорода является важной составной частью процесса получения жидкого водорода. Все примеси, кроме гелия, становятся твердыми при температуре ожижения водорода. Они могут частично или полностью забивать теплообменную аппаратуру, вентили, задвижки и т. д. и, кроме того, отлагаясь на внутренней поверхности трубок теплообменников, уменьшают коэффициент теплопередачи. [c.54]

Благодаря эффективным способам получения низких температур области глубокого охлаждения в наше время стало возможным конденсационное ожижение и разделение очень многих газов. Это прежде всего относится к воздуху [17, 18], состоящему из азота, кислорода, аргона, углекислого газа, криптона, водорода, ксенона, неона, гелия и радона. Уже одно перечисление газооб- [c.46]

Ожижение с использованием газовых холодильных машин. Газовые холодильные машины типа теплового насоса Мак-Магона— Джиффорда или машины Филипс могут быть использованы для предварительного охлаждения гелия в цикле его ожижения по методу дросселирования. Такой способ ожижения принципиально не отличается от метода дросселирования с предварительным охлаждением азотом и водородом, однако требует применения ГХМ сложной конструкции. [c.149]

При выборе способа очистки сырого гелия для данной установки метод отмывки с помощью жидкого метана сравнивался с системой очистки сырого гелия путем конденсации и низкотемпературной адсорбции. В результате сравнительного анализа предпочтение было отдано методу отмывки жидким метаном [124], так как оказалось, что в этом случае при 24-часовом цикле работы каждого адсорбера требуется около 1000 кг активированного угля против 2000 кг при втором методе очистки. Полученный в криогенном блоке чистый гелий далее направляется в гелиевый ожижитель (на рис. 53 не показан). Для ожижения гелия используется криогенный цикл с последовательным расширением гелия в двух турбодетандерах. Объемная производительность установки по гелию составляет около 500 м /ч. Другим видом продукции, получаемой на установке, является горючий газ, состоящий в основном из метана и имеющий удельную теплоту сгорания около 40000 кДж/м, который сжимается компрессором 2 до 3,6 МПа и подается в трубопровод. На установке используется несколько криогенных циклов, которые в принципе можно рассматривать как четырехступенчатый каскадный цикл. Пропан, конденсация которого на установке производится с помощью воды при температуре 303 К, частично используется для охлаждения природного газа после моноэтаноламиновой очистки в испарителе пропана и конденсации паров воды, где он кипит при Т=273 К, а другая его часть испаряется при более низком давлении при Т= 233 К, обеспечивая конденсацию этилена. В свою очередь, этилен, испаряясь, обеспечивает холод для вывода фракции бензина-сырца и охлаждение природного газа, при котором частично конденсируется метан. Последний подвергается дальнейшему охлаждению до 117 К и сдросселированный до р 0,15 МПа используется для сжижения азота, сжатого до 2,5 МПа. Азот сжимается в компрессоре 16, и после охлаждения в теплообменнике 15 и конденсации в аппарате 8 основной поток жидкого азота подается на верхнюю тарелку колонны 9. Другая часть жидкого азота (на рис. 53 не показано) поступает на охлаждение низкотемпературных адсорберов и в гелиевый сжи тель. Жидкий азот, испаряясь, обеспечивает необходимое охлаждение гелия в гелиевом цикле, охлаждение низкотемпературных адсорберов и природного газа в теплообменниках и понижение температуры промывочного метана. [c.159]

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]

Для предварительного охлаждения до более низких температур может использоваться каскадный процесс с несколькими хладоагентами. Предварительное охлаждение в этом случае служит не только средством снижения расхода энергии на ожижение газов. Для газов с температурой инверсии Тиив ниже Го.с оно представляет собой необходимое условие осуществления ожижения посредством дроссельного эффекта. Так, водород при 7 >190К и гелий при Г>40К имеют в области давлений, применяемых для ожижения, отрицательный дроссель-эффект, и дросселирование приводит к их нагреванию. Поэтому при ожижении по способу Линде предварительно охлаждают водород ниже 100— 90 К, а гелий —ниже 30—20 К. В качестве хладоагентов для предварительного охлаждения в таких процессах используют криоагенты с низкими температурами кипения [c.215]

Небольшие количества низкоки-пящих газов переводятся в твердое состояние или шугу обычно вкешним охлаждением предварительно ожиженного газа в ванне с каким-либо жидким кипящим Криоагентом. В качестве криоагента может использоваться другой газ (например, азот для замораживания аргона или водород для замораживания азота), кипящий при температуре ниже точки затвердевания замораживаемого газа. Иногда в качестве хладоагента исколь-зуют часть того же ожиженного газа, который подвергается замораживанию путем испарения под вакуумом, Таким способом, например, Кизомом в 1926 г. был впервые заморожен гелий. Ожижение газов, нужных для процесса замораживания, осуществляется одним из способов, описанных выше. В некоторых случаях для замораживания газов могут использоваться установки с газовыми криогенными циклами (например, машины, работающие по обратному циклу Стир-лкнга). [c.223]

Температура инверсии гелия —40° К, поэтому только с помощью жидкого водорода можно обеспечить практически рациональное предварительное охлаждение для ожижения Не методом дросселирования. Дроссельэффект резко возрастает с понижением температуры значения давлений инверсии, обеспечивающие наибольший дроссельэффект, составляют 3,0—1,5 Мн1м в интервале температур 20—10° К. Откачкой паров над жидкостью до 0,12 мм рт. ст. температура кипения гелия может быть снижена до Г К. Дальнейшее понижение температуры таким способом ограничивается возможностями вакуум-насосов, из-за чрезвычайно низкой упругости паров Не. Так, например, при температуре О,Г К равновесное давление паров составляет всего 4,2 10 мм рт. ст. Теплота испарения гелия составляет 2,8 кдж л и является минимальной (кроме Не ) для всех существующих жидкостей. Это обстоятельство является причиной серьезных трудностей, возникающих при производстве, хранении и обращении с жидким гелием. [c.134]

Экранирование представляет собой наиболее эффективный способ уменьшения лучистого теплообмена. Однако установка жестких металлических экранов в изолирущем пространстве связана с большими конструктивными трудностями, а опорные элементы между экранами образуют тепловые мосты, снижающие экранирующее действие. Поэтому рекомендуется применять "плавающие" подвешенные экраны, слабо контактирующие со смежншш оболочками. В установках ожижения водорода и гелия, в резервуарах и цистернах для их хранения и перевозки теплоприток к жидкости резко уменьшается при охлаждении экрана жидким азотом. Экранирование жидким азот<Я1 соответствует 150-200 "плавающш " экранам [4]. [c.138]

В изоляции этого типа конвективный теплообмен устраняется вакуумированием. Теплопередача определяется лучеиспусканием и теплопроводностью остаточных газов. Чтобы уменьшить тепловое излучение, поверхности полируют и выполняют из материалов с малой степенью черноты (с.м. стр. 140). Другим способом уменьшения притока лучистого тепла является применение экранов. В установках для ожижения водорода и гелия и в сос дах для ил хранения очень часто осуществляется экранирование поверхностями, охлаждаемыми жидким азотом. Приток лучистого тепла пропорционален четвертой степени температуры, и охлаждение экрана жидким азотом снижает его примерно в 150—200 раз. Другой способ, используемый в танках и крио-статах, заключается в охлаждении экрана парами ожиженного газа, находящегося в сосуде [А-104], что упрощает конструкцию сосуда для хранения. Применяется также экранирование плавающими подвешенными экранами, очень слабо контактирующими со смежными оболочками. Введение одного экрана той же степени черноты, какой обладают и стенки, снижает теплоприток вдвое, двух экранов — втрое и т. п., а при наличии п экранов — в (га+1) раз. Экранированию жидким азотом соответствует 150—200 плавающих экранов. Конструктивно такую теплоизоляцию можно осуществить, окружая низкотемпературные части пакетом из многих слоев гофрированной алюминиевой фольги — это так называемая альфолевая изоляция. В технике глубокого охлаждения альфолевая теплоизоляция распространения не получила. [c.220]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология