Сжижение газов это:

Сжижение газов
        переход вещества из газообразного состояния в жидкое. С. г. достигается охлаждением их ниже критической температуры (См. Критическая температура) (Тк) и последующей конденсацией в результате отвода теплоты парообразования (конденсации). Охлаждение газа ниже ТК необходимо для достижения области температур, при которых газ может сконденсироваться в жидкость (при Т > ТК жидкость существовать не может). Впервые газ (аммиак) был сжижен в 1792 (голландский физик М. ван Марум). Хлор был получен в жидком состоянии в 1823 (М. Фарадей), кислород — в 1877 (швейцарский учёный Р. Пикте и французский учёный Л. П. Кальете), азот и окись углерода — в 1883 (З. Ф. Вроблевский и К. Ольшевский), водород — в 1898 (Дж. Дьюар), гелий — в 1908 (Х. Камерлинг-Оннес).
         Идеальный процесс С. г. изображен на рис. 1. Изобара 1—2 соответствует охлаждению газа до начала конденсации, изотерма 2—0 конденсации газа. Площадь ниже 1—2—0 эквивалентна количеству теплоты, которое необходимо отвести от газа при его сжижении, а площадь внутри контура 1—2—0—3 (1—3 — изотермическое сжатие газа, 3—0 адиабатическое его расширение) характеризует термодинамически минимальную работу Lmin, необходимую для С. г.:
         Lmin = T0(SГ — SЖ)(JГ - JЖ),
        где T0 температура окружающей среды; SГ, SЖ — энтропии газа и жидкости; JГ, JЖ теплосодержания (энтальпии) газа и жидкости.
         Значения Lmin и действительно затрачиваемой работы LД для сжижения ряда газов даны в таблице.
         Промышленное С. г. с критической температурой ТК выше температуры окружающей среды (например, аммиак, хлор) осуществляется с помощью компрессора, где газ сжимается, и последующей конденсацией газа в теплообменниках, охлаждаемых водой или холодильным рассолом. С. г. с ТК, которая значительно ниже температуры окружающей среды, производится методами глубокого охлаждения (См. Глубокое охлаждение). Наиболее часто для С. г. с низким ТК применяются Холодильные циклы, основанные на дросселировании сжатого газа (использование Джоуля - Томсона эффекта), на расширении сжатого газа с производством внешней работы в детандере, на расширении газа из постоянного объёма без совершения внешней работы (метод теплового насоса (См. Тепловой насос)). В лабораторной практике иногда используется Каскадный метод охлаждения (сжижения).
         Графическое изображение и схема дроссельного цикла С. г. дана на рис. 2. После сжатия в компрессоре (1—2) газ последовательно охлаждается в теплообменниках (2—3—4) и затем расширяется (дросселируется) в вентиле (4—5). При этом часть газа сжижается и скапливается в сборнике, а несжижившийся газ направляется в теплообменники и охлаждает свежие порции сжатого газа. Для С. г. по циклу с дросселированием необходимо, чтобы температура сжатого газа перед входом в основной теплообменник T3 была ниже температуры инверсионной точки (см. Инверсионная кривая). Для этого и служит теплообменник с посторонним холодильным агентом (См. Холодильный агент) T2. Если температура инверсионной точки газа лежит выше комнатной (азот, аргон, кислород), то схема принципиально работоспособна и без теплообменников T1 и T2. Применение посторонних хладагентов в этих случаях имеет целью повышение выхода жидкости. Если же температура инверсионной точки газа ниже комнатной, то теплообменник с посторонним хладагентом обязателен. Например, при сжижении водорода методом дросселирования в качестве постороннего хладагента используется жидкий азот, при сжижении гелия — жидкий водород.
         Для С. г. в промышленных масштабах чаще всего применяются циклы с детандерами (рис. 3), т. к. расширение газов с производством внешней работы — наиболее эффективный метод охлаждения. В самом детандере жидкость обычно не получают, ибо технически проще проводить само сжижение в дополнительной дроссельной ступени. После сжатия в компрессоре (1—2) и предварительного охлаждения в теплообменнике (2—3) поток сжатого газа делится на 2 части: часть М отводится в детандер, где, расширяясь, производит внешнюю работу и охлаждается (3—7). Охлажденный газ подаётся в теплообменник, где понижает температуру оставшейся части сжатого газа 1 — М, которая затем дросселируется и сжижается. Теоретически расширение в детандере должно осуществляться при постоянной энтропии (3—6). Однако из-за потерь расширение протекает по линии 3—7. Для увеличения термодинамической эффективности процесса С. г. иногда применяют несколько детандеров, работающих на различных температурных уровнях.
         Циклы с тепловыми насосами обычно используются (наряду с детандерными и дроссельными циклами) при С. г. с помощью холодильно-газовых машин, которые позволяют получать температуры до 12 К, что достаточно для сжижения всех газов, кроме гелия (см. табл.). Для сжижения гелия к машине пристраивается дополнительная дроссельная ступень.
         Подвергаемые сжижению газы должны очищаться от паров воды, масла и др. примесей (например, воздух — от углекислоты, водород — от воздуха), которые при охлаждении могут затвердеть и закупорить теплообменную аппаратуру. Поэтому узел очистки газа от посторонних примесей — необходимая часть установок С. г.
         О применении сжиженных газов см. в ст. Глубокое охлаждение.
         Значения температуры кипения Ткип (при 760 мм. рт. ст.), критической температуры ТК, минимальной Lmin и действительной LД работ сжижения некоторых газов
        ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
        | Газ                                    | Ткип, К             ТК, К               | Lminквт•ч/кг    Lдквт•ч/кг                   |
        |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Азот                                  | 77,4                | 126,2              | 0,220              | 1,2—1,5                       |
        | Аргон                                | 87,3                | 150,7              | 0,134              | 0,8—0,95                      |
        | Водород                           | 20,4                | 33,0 132,5       | 3,31                | 15—40                         |
        | Воздух                              | 78,8                | 5,3                  | 0,205              | 1,25—1,5                      |
        | Гелий                                | 4,2                  | 154,2              | 1,93                | 15—25                         |
        | Кислород                          | 90,2                | 191,1              | 0,177              | 1,2—1,4                       |
        | Метан                               | 111,7              | 44,5                | 0,307              | 0,75—1,2                      |
        | Неон                                 | 27,1                | 370,0              | 0,37                | 3—4                             |
        | Пропан                              | 231,1              | 282,6              | 0,04                | Сжижение газов 0,08                          |
        | Этилен                              | 169,4              |                       | 0,119              | Сжижение газов 0,3                            |
        ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
        
        
         Лит.: Фастовский В. Г., Петровский Ю. В., Ровинский А. Е., Криогенная техника, 2 изд., М., 1974; Справочник по физико-техническим основам криогеники, 2 изд., М., 1973. См. также лит. при ст. Глубокое охлаждение.
         А. Б. Фрадков.
        Рис. 1. Идеальный цикл сжижения газов на диаграмме T—S (температура — энтропия).
        Рис. 1. Идеальный цикл сжижения газов на диаграмме T—S (температура — энтропия).
        Рис. 2. Схема и диаграмма Т — S (температура — энтропия) цикла сжижения газов на основе эффекта Джоуля — Томсона: К — компрессор; T1, T2, ТЗ — теплообменники; Др — дроссельный вентиль.
        Рис. 2. Схема и диаграмма Т — S (температура — энтропия) цикла сжижения газов на основе эффекта Джоуля — Томсона: К — компрессор; T1, T2, ТЗ — теплообменники; Др — дроссельный вентиль.
        Рис. 3. Схема и диаграмма Т — S (температура — энтропия) цикла сжижения газов с детандером: К — компрессор; Д — детандер; Др — дроссельный вентиль.
        Рис. 3. Схема и диаграмма Т — S (температура — энтропия) цикла сжижения газов с детандером: К — компрессор; Д — детандер; Др — дроссельный вентиль.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Смотреть что такое "Сжижение газов" в других словарях:

  • Сжижение газов — включает в себя несколько стадий, необходимых для перевода газа в жидкое состояние. Эти процессы используются для научных, промышленных и коммерческих целей. Все газы могут быть приведены в жидкое состояние путём простого охлаждения при… …   Википедия

  • СЖИЖЕНИЕ ГАЗОВ — производят при охлаждении их ниже критич …   Физическая энциклопедия

  • СЖИЖЕНИЕ ГАЗОВ — СЖИЖЕНИЕ ГАЗОВ, переход вещества из газообразного состояния в жидкое при охлаждении его ниже температуры насыщения (критические температуры при данном давлении). Для сжижения газов с низкой критической температурой (126,2 К у азота; 154,2 К у… …   Современная энциклопедия

  • СЖИЖЕНИЕ ГАЗОВ — переход вещества из газообразного состояния в жидкое при охлаждении его ниже температуры насыщения при данном давлении. Для сжижения газов с низкой критической температурой (154,2 К у О2, 126,2 К у N2, 33 К у Н2, 5,3 К у Не) применяют криогенную… …   Большой Энциклопедический словарь

  • Сжижение газов — СЖИЖЕНИЕ ГАЗОВ, переход вещества из газообразного состояния в жидкое при охлаждении его ниже температуры насыщения (критические температуры при данном давлении). Для сжижения газов с низкой критической температурой (126,2 К у азота; 154,2 К у… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • СЖИЖЕНИЕ ГАЗОВ — процесс пре вращения газов в жидкое состояние путём (см.) его ниже к (см.) с помощью (см.); осуществляют в компрессорах и детандерах …   Большая политехническая энциклопедия

  • сжижение газов — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN liquefaction of gases …   Справочник технического переводчика

  • СЖИЖЕНИЕ ГАЗОВ — перевод в ва из газообразного состояния в жидкое. С. г. возможно только при темп pax, меньших критической температуры. В пром сти С. г. с критич. темп рой выше темп ры окружающей среды (практически выше 50 °С) осуществляется сжатием газа в… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • сжижение газов — перевод вещества из газообразного состояния в жидкое путём понижения температуры и (или) повышения давления. Возможно только при температурах ниже критических. Для сжижения газов с низкой критической температурой (154,2 К у О2, 126,2 К у N2, 33 К …   Энциклопедический словарь

  • сжижение газов — dujų skystinimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Slegiamų ir šaldomų dujų vertimas skysčiu. atitikmenys: angl. gas liquation; gas liquefaction rus. газосжижение; сжижение газов …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Книги

  • Курс лекций по общей физике, Кудасова С. В., Солодихина М. В.. Данный курс лекций написан в соответствии с учебной программой курса физики для бакалавров, обучающихся по направлениям подготовки 15.01.04 и 22.03.02, и посвящен вопросам, обычно изучаемым в… Подробнее  Купить за 122 руб


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»