Цикл Хэмпсона – Линде

Химический процесс сжижения газа Патент Linde 1895 г.

Цикл Хэмпсона – Линде - это процесс для сжижение газов, особенно для разделения воздуха. Уильям Хэмпсон и Карл фон Линде независимо друг от друга подали заявки на патенты на цикл в 1895 году: Хэмпсон 23 мая 1895 года и Линде 5 июня 1895 года.

The Hampson – Linde введен цикл регенеративное охлаждение, система охлаждения с положительной обратной связью. Конструкция теплообменника позволяет абсолютной разнице температур (например, 0,27 ° C / атм J – T охлаждение для воздуха) выходить за рамки одноступенчатого охлаждения и может достигать низких температур, необходимых для сжижения «фиксированных» газов..

Цикл Хэмпсона – Линде отличается от цикла Сименса только шагом расширения. В то время как в цикле Сименса газ выполняет внешнюю работу по снижению своей температуры, цикл Хэмпсона – Линде основан исключительно на эффекте Джоуля – Томсона ; это имеет то преимущество, что для холодной стороны охлаждающего устройства не нужны движущиеся части.

Эскиз цикла Хэмпсона-Линде; на этом эскизе не показана регенерация (газ возвращается в компрессор) цикл Хэмпсона – Линде; эта диаграмма не включает внешний охладитель, выделяет противоточный теплообменник или показывает значительную задержку

Цикл охлаждения состоит из нескольких этапов:

1. Газ сжимается, что добавляет внешнюю энергию в газ, чтобы дать ему то, что необходим для прохождения цикла. В патенте Linde в США приводится пример со стороны низкого давления 25 стандартных атмосфер (370 фунтов на кв. Дюйм; 25 бар) и высокого давления со стороны 75 стандартных атмосфер (1100 фунтов на квадратный дюйм; 76 бар).
2. Тогда газ высокого давления является охлаждается за счет погружения газа в более прохладную среду; газ теряет часть своей энергии (тепла). Пример патента Linde дает пример рассола при 10 ° C.
3. Газ под высоким давлением дополнительно охлаждается с помощью противоточного теплообменника ; более холодный газ, выходящий из последней ступени, охлаждает газ, идущий на последнюю ступень.
4. Газ дополнительно 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 противоток тепла теплообменник для охлаждения более теплого поступающего газа под высоким давлением.
6. После выхода из противоточного теплообменника газ становится теплее, чем был в самом холодном состоянии, но холоднее, чем был в начале на этапе 1.
7. Газ отправляется обратно в компрессор, смешивается с теплым 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 - это 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.

• 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. doi :10.1016/j.cryogenics.2005.11.004.