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深度冷凍

發(fā)布日期： 2024-01-30 內(nèi)容來源于： http:///

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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(guān)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(shí)深冷技術(shù)也就是氣體液化技術(shù)。
深度冷凍液化氣體的過程,可用簡單的林德循環(huán)(見圖)說明:狀態(tài)A的氣體(p1、T1)經(jīng)多級壓縮，壓力增到p2，溫度經(jīng)冷卻后回復(fù)到T1；狀態(tài)B(p2、T1)的氣體,在換熱器中預(yù)冷到T2,成為狀態(tài)C(p2、T2)；再經(jīng)節(jié)流閥膨脹到蒸發(fā)溫度T3的濕蒸氣區(qū)（狀態(tài)D）;用氣液分離器分出飽和液體（狀態(tài)E）,分離后的干飽和蒸氣（狀態(tài)F）送至換熱器中作為冷卻流體，去預(yù)冷狀態(tài)B的高壓氣體，本身則被加熱回復(fù)成狀態(tài) A的氣體，和補(bǔ)充的氣體一起再次進(jìn)入壓縮機(jī)，完成循環(huán)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(jìn)行，作為產(chǎn)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(huán),起著制冷劑的作用。采用能作外功的膨脹機(jī)代替節(jié)流閥，可以降低能耗，因此，工業(yè)深冷裝置的流程中，多用膨脹機(jī)。
在化學(xué)工業(yè)中，從合成氨尾氣中分離回收氫，從焦?fàn)t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(shù)；空間科學(xué)、磁流體發(fā)電和核聚變等方面的研究，需要極低溫度的環(huán)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(xiàn)已能達(dá)到2×10-7K。
近20年來,由于空間技術(shù)和國防工業(yè)的需要,深度冷凍技術(shù)發(fā)展很快。液氧和液氫可作火箭推進(jìn)劑中的氧化劑和燃燒劑，液氦的產(chǎn)量迅速增長。為了實(shí)現(xiàn)天然氣的液化和大噸位液化天然氣的運(yùn)輸，研制了每小時(shí)能處理幾十萬立方米氣體、工作溫度低于130K的大型機(jī)組。


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