Для сжижения газов чаще применяются два промышленных метода, в основе которых используется либо эффект Джоуля — Томсона, либо охлаждение газа при совершении им работы.

Схема одной из установок, в которой используется эффект Джоуля—Томсо­на, —машины Линде* — представлена на рис. 95. Воздух в компрессоре (К) сжима­ется до давления в десятки мегапаскаль и охлаждается в холодильнике (X) до тем­пературы ниже температуры инверсии, в результате чего при дальнейшем расширении газа наблюдается положительный эффект Джоуля — Томсона (охлаждение газа при его расширении). Затем сжатый воздух проходит по внутренней трубе теплообменника (ТО) и пропускается через дроссель (Др), при этом он сильно расширяется и охлаждает­ся. Расширившийся воздух вновь засасывается по внешней трубе теплообменника,

*К. Линде (1842—1934) — немецкий физик и инженер.

охлаждая вторую порцию сжатого воздуха, текущего по внутренней трубе. Так как I каждая следующая порция воздуха предварительно охлаждается, а затем пропускается I через дроссель, то температура понижается вое больше. В результате 6— 8-часового цикла часть воздуха (= 5%), охлаждаясь до температуры ниже критической, сжижается I и поступает в дьюаровский сосуд (ДС) (см. § 49), а остальная его часть возвращается I в теплообменник.

Второй метод сжижения газов основан на охлаждении газа при совершении им I работы. Сжатый газ, поступая в поршневую машину (детандер), расширяется и совер- шает при этом работу по передвижению поршня. Так как работа совершается за счет внутренней энергии газа, то его температура при этом понижается.

Академик П. Л. Капица предложил вместо детандера применять турбодетандер, в котором газ, сжатый всего лишь до 500—600 кПа, охлаждается, совершая работу по I вращению турбины. Этот метод успешно применен Капицей для сжижения гелия, I предварительное охлаждение которого производилось жидким азотом. Современные мощные холодильные установки работают по принципу турбодетандера.

Дата добавления: 2015-07-16