氢气液化。Cyrogenic Temperature的产生

氢气液化。Cyrogenic Temperature的产生
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简介

气体液化是低温学的重要组成部分,用作低温的气体有氮气、氢气、氦气、氧气等。液化这些气体的基本原理是它们的沸点很低;一旦它们液化,如果允许它们通过吸收周围环境的热量来沸腾,就可以用来产生非常低的温度。本文对氢气液化过程进行了研究。

焦耳汤姆逊效应

在深入研究氢的液化之前,我想解释一个被称为焦耳汤姆逊效应的现象,它与气体液化密切相关。

你必须知道,根据热力学,当完美气体受到不可逆的膨胀时,它的温度不会有任何变化,但从更哲学的角度来看,宇宙中没有什么是完美的,这也适用于气体。因此,真实气体在自由膨胀时确实会经历温度下降。这是因为在真实气体的情况下,分子之间存在力,它们不是完美的点粒子,但也有体积。

但这种冷却只有在膨胀的特定气体低于所谓的反转温度时才会发生,对于氢气来说,反转温度接近-77摄氏度。这意味着如果氢要通过节流液化它必须低于这个温度。

氢液化

几种技术可用于气体液化,下面描述的是一种用于液化氢气的安排。仔细看看下面的图片,然后继续阅读下面的描述。

沿着电路中各个点的典型的温度和压力值已经在电路中给出了,并且是不言自明的,所以我只解释这个过程的基本流程。

基本原理是基于上文所述的焦耳汤姆逊效应。首先,纯氢气被压缩到高压,显然它的温度也会上升。使用纯氢是很重要的,因为杂质可能在后期凝固,导致整个系统出现问题。

然后,热压气体通过两个热交换器,再次结合,通过一个含有液氮的罐,最后通过另一个热交换器。

现在我们有气态氢气,它温度低,但压力高,这是控制它的最佳时间,并在接收器中接收它,从那里它可以根据使用交付。

参考文献

氢液化器图像- Arora, S.C. & Domkundwar, S.(1993_)。制冷空调课程“,”德里:Dhanpat Rai & Sons