Цикл Хэмпсона – Линде - Википедия - Hampson–Linde cycle

Термодинамика
Классический Тепловой двигатель Карно
ветви Классический Статистический Химическая Квантовая термодинамика Равновесие  / Неравновесный
Законы Zeroth Первый Второй В третьих
Системы Состояние Уравнение состояния Идеальный газ Настоящий газ Состояние вопроса Равновесие Контрольный объем Инструменты Процессы Изобарический Изохорический Изотермический Адиабатический Изэнтропический Изентальпический Квазистатический Политропный Бесплатное расширение Обратимость Необратимость Необратимость Циклы Тепловые двигатели Тепловые насосы Тепловая эффективность
Свойства системы Примечание: Сопряженные переменные в курсив Диаграммы свойств Интенсивные и обширные свойства Функции процесса Работа Высокая температура Функции государства Температура  / Энтропия  (вступление ) Давление  / Объем Химический потенциал  / Номер частицы Качество пара Сниженные свойства
Свойства материала Базы данных недвижимости Удельная теплоемкость   ${ displaystyle c =}$ ${ displaystyle T}$ ${ displaystyle partial S}$ ${ displaystyle N}$ ${ displaystyle partial T}$ Сжимаемость   ${ displaystyle beta = -}$ ${ displaystyle 1}$ ${ displaystyle partial V}$ ${ displaystyle V}$ ${ displaystyle partial p}$ Тепловое расширение   ${ Displaystyle альфа =}$ ${ displaystyle 1}$ ${ displaystyle partial V}$ ${ displaystyle V}$ ${ displaystyle partial T}$
Уравнения Теорема Карно Теорема Клаузиуса Фундаментальное отношение Закон идеального газа Максвелл отношения Взаимные отношения Онзагера Уравнения Бриджмена Таблица термодинамических уравнений
Потенциал Свободная энергия Свободная энтропия Внутренняя энергия ${ Displaystyle U (S, V)}$ Энтальпия ${ Displaystyle H (S, p) = U + pV}$ Свободная энергия Гельмгольца ${ Displaystyle А (Т, В) = U-TS}$ Свободная энергия Гиббса ${ Displaystyle G (T, p) = H-TS}$
История Культура История Общий Энтропия Газовые законы Машины "вечный двигатель" Философия Энтропия и время Энтропия и жизнь Броуновская трещотка Демон Максвелла Парадокс тепловой смерти Парадокс лошмидта Синергетика Теории Теория калорийности Теория тепла Vis viva («живая сила») Механический эквивалент тепла Сила мотивации Ключевые публикации "Экспериментальное расследование Относительно ... тепла " "О равновесии Гетерогенные вещества " "Размышления о Движущая сила огня " Сроки Термодинамика Тепловые двигатели Изобразительное искусство Образование Термодинамическая поверхность Максвелла Энтропия как рассеивание энергии
Ученые Бернулли Больцман Карно Клапейрон Клаузиус Каратеодори Duhem Гиббс фон Гельмгольц Джоуль Максвелл фон Майер Онсагер Ренкин Смитон Шталь Томпсон Томсон ван дер Ваальс Waterston
Книга Категория

Linde Патент 1895 г.

В Цикл Хэмпсона – Линде это процесс для сжижение газов, особенно для разделение воздуха. Уильям Хэмпсон и Карл фон Линде независимо подала заявку на патенты на цикл в 1895 году: Хэмпсон 23 мая 1895 года и Линде 5 июня 1895 года.^[1][2][3][4]

Введен цикл Хэмпсона – Линде. регенеративное охлаждение, система охлаждения с положительной обратной связью.^[5] В теплообменник расположение допускает абсолютную разницу температур (например, 0,27 ° C / атм J – T охлаждение для воздуха), чтобы выйти за рамки одноступенчатого охлаждения и достичь низких температур, необходимых для сжижения «фиксированных» газов.

Цикл Хэмпсона – Линде отличается от цикла Цикл Сименса только на этапе расширения. В то время как в цикле Сименса газ делает внешний работай для снижения температуры цикл Хэмпсона – Линде полагается исключительно на Эффект Джоуля – Томсона; это имеет то преимущество, что холодная сторона охлаждающего устройства не требует движущихся частей.^[1]

Цикл

Эскиз цикла Хэмпсона-Линде; на этом эскизе не показана регенерация (газ возвращается в компрессор)

Цикл Хэмпсона – Линде; эта диаграмма не включает внешний охладитель, не выделяет противоточный теплообменник и не показывает значительную задержку

Цикл охлаждения состоит из нескольких этапов:

1. Газ сжимается, что добавляет ему внешнюю энергию, чтобы дать ему то, что необходимо для прохождения цикла. В патенте Linde в США приводится пример со стороны низкого давления 25 стандартных атмосфер (370 фунтов на квадратный дюйм; 25 бар) и высокого давления со стороны 75 стандартных атмосфер (1100 фунтов на квадратный дюйм; 76 бар).
2. Затем газ под высоким давлением охлаждается путем погружения газа в более прохладную среду; газ теряет часть своей энергии (тепла). В патентном примере Linde приводится пример рассола при 10 ° C.
3. Газ под высоким давлением дополнительно охлаждается с помощью противоточный теплообменник; более холодный газ, покидающий последнюю ступень, охлаждает газ, идущий на последнюю ступень.
4. Далее газ охлаждается путем пропускания газа через отверстие Джоуля – Томсона (расширительный клапан); теперь давление газа ниже.

   Теперь газ низкого давления является самым холодным в текущем цикле.

   Часть газа конденсируется и становится продуктом на выходе.

5. Газ низкого давления направляется обратно в противоточный теплообменник для охлаждения более теплого поступающего газа высокого давления.
6. После выхода из противоточного теплообменника газ становится теплее, чем был в его самом холодном состоянии, но холоднее, чем был в начале на шаге 1.
7. Газ отправляется обратно в компрессор, смешивается с горячим поступающим подпиточным газом (для замены конденсированного продукта) и возвращается в компрессор, чтобы совершить еще один проход по циклу (и стать еще холоднее).

В каждом цикле чистое охлаждение больше, чем тепло, добавленное в начале цикла. По мере того, как газ проходит больше циклов и становится холоднее, становится труднее достичь более низких температур на расширительном клапане.

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Timmerhaus, Klaus D .; Рид, Ричард Палмер (2007). Криогенная инженерия: пятьдесят лет прогресса. п. 8. ISBN  978-0-387-46896-9.
• Альмквист, Эббе (2003). История промышленных газов. Springer Science & Business Media. п.160. ISBN  978-0-306-47277-0.
• Майтал, Б. -З. (2006). «Максимальное увеличение производительности машины Линде – Хэмпсона». Криогеника. 46 (1): 49–85. Bibcode:2006Cryo ... 46 ... 49M. Дои:10.1016 / j.cryogenics.2005.11.004.

Этот физика -связанная статья является заглушка. Вы можете помочь Википедии расширяя это.