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    深度冷凍

    發布日期:2024-01-30 內容來源于:http://www.enym428.com/

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    深度冷凍和 普通冷凍的工作原理是相同的,都是利用氣體在膨脹過程中的自冷作用來取得低溫,差別僅在于制冷溫度不同。臨界溫度(見p-V-T關系)低于150K的氣體,須在深度冷凍下才能液化,在某些氣體液化過程中,直接利用待液化氣體的一部分作為深冷的制冷劑,這時深冷技術也就是氣體液化技術。
    深度冷凍液化氣體的過程,可用簡單的林德循環(見圖)說明:狀態A的氣體(p1、T1)經多級壓縮,壓力增到p2,溫度經冷卻后回復到T1;狀態B(p2、T1)的氣體,在換熱器中預冷到T2,成為狀態C(p2、T2);再經節流閥膨脹到蒸發溫度T3的濕蒸氣區(狀態D);用氣液分離器分出飽和液體(狀態E),分離后的干飽和蒸氣(狀態F)送至換熱器中作為冷卻流體,去預冷狀態B的高壓氣體,本身則被加熱回復成狀態 A的氣體,和補充的氣體一起再次進入壓縮機,完成循環過程。在此流程中,氣體被分為兩部分:液化部分 (分率為x)沿路線A-B-C-D-E 進行,作為產品分離出來;未液化部分(分率為1-x)沿A-B-C-D-F-A路線循環,起著制冷劑的作用。采用能作外功的膨脹機代替節流閥,可以降低能耗,因此,工業深冷裝置的流程中,多用膨脹機。
    在化學工業中,從合成氨尾氣中分離回收氫,從焦爐氣中分離制取氫,石油裂解氣的分離,液氧、液氮、液氫、液氦的制造,需要深冷技術;空間科學、磁流體發電和核聚變等方面的研究,需要極低溫度的環境;在基本粒子和核物理的研究中,也需要接近絕對零度的低溫,現已能達到2×10-7K。
    近20年來,由于空間技術和國防工業的需要,深度冷凍技術發展很快。液氧和液氫可作火箭推進劑中的氧化劑和燃燒劑,液氦的產量迅速增長。為了實現天然氣的液化和大噸位液化天然氣的運輸,研制了每小時能處理幾十萬立方米氣體、工作溫度低于130K的大型機組。


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