El ciclo Hampson-Linde introdujo el enfriamiento regenerativo , un sistema de enfriamiento de retroalimentación positiva. [5] La disposición del intercambiador de calor permite una diferencia de temperatura absoluta (p. ej.0,27 °C/atm J–T de enfriamiento para aire) para ir más allá de una sola etapa de enfriamiento y puede alcanzar las bajas temperaturas necesarias para licuar gases "fijos".
El ciclo Hampson-Linde se diferencia del ciclo Siemens sólo en el paso de expansión. Mientras que el ciclo Siemens hace que el gas realice un trabajo externo para reducir su temperatura, el ciclo Hampson-Linde se basa únicamente en el efecto Joule-Thomson ; esto tiene la ventaja de que el lado frío del aparato de refrigeración no necesita piezas móviles. [1]
El ciclo
Bosquejo del ciclo Hampson-Linde; Este esquema no muestra la regeneración (el gas se devuelve al compresor).ciclo Hampson-Linde; Este diagrama no incluye el enfriador externo, no resalta el intercambiador de calor a contracorriente ni muestra un retraso significativo.
El ciclo de enfriamiento se desarrolla en varios pasos:
El gas se comprime, lo que le agrega energía externa para darle lo que necesita para ejecutar el ciclo. La patente estadounidense de Linde da un ejemplo con la presión del lado baja de 25 atmósferas estándar (370 psi; 25 bar) y la presión del lado alta de 75 atmósferas estándar (1100 psi; 76 bar).
Luego, el gas a alta presión se enfría sumergiendo el gas en un ambiente más fresco; el gas pierde parte de su energía (calor). El ejemplo de la patente de Linde da un ejemplo de salmuera a 10°C.
El gas a alta presión se enfría aún más con un intercambiador de calor a contracorriente ; el gas más frío que sale de la última etapa enfría el gas que va a la última etapa.
El gas se enfría aún más haciéndolo pasar a través de un orificio Joule-Thomson (válvula de expansión); el gas ahora está a la presión más baja.
El gas de baja presión está ahora en su punto más frío en el ciclo actual.
Parte del gas se condensa y se convierte en producto de salida.
El gas de baja presión se dirige de regreso al intercambiador de calor a contracorriente para enfriar el gas entrante de alta presión, más caliente.
Después de salir del intercambiador de calor a contracorriente, el gas está más caliente que en su momento más frío, pero más frío que al principio en el paso 1.
El gas se envía de regreso al compresor, se mezcla con gas de reposición entrante tibio (para reemplazar el producto condensado) y se devuelve al compresor para realizar otro recorrido por el ciclo (y enfriarse aún más).
En cada ciclo, el enfriamiento neto es mayor que el calor agregado al comienzo del ciclo. A medida que el gas pasa más ciclos y se enfría, se vuelve más difícil alcanzar temperaturas más bajas en la válvula de expansión.
Referencias
^ ab "Información técnica". Kriolab . Universidad de Lund . Archivado desde el original el 14 de octubre de 2012 . Consultado el 26 de enero de 2013 .
^ GB 189510165, Hampson, W., "Mejoras relacionadas con la refrigeración progresiva de gases", publicado el 25 de marzo de 1896
^ DE 88824, Linde, Carl, "Verfahren zur Verflüssigung atmosphärischer Luft oder anderer Gase (Método para la licuefacción del aire atmosférico u otros gases)", publicado el 29 de septiembre de 1896
^ US 727650, Linde, Carl, "Proceso de producción de bajas temperaturas, licuefacción de gases y separación de los constituyentes de mezclas gaseosas", publicado el 12 de mayo de 1903.
^ de Waele, ATAM (2017). "Conceptos básicos de licuefacción Joule-Thomson y enfriamiento JT" (PDF) . Revista de Física de Bajas Temperaturas . 186 (5–6): 385–403. Código Bib : 2017JLTP..186..385D. doi : 10.1007/s10909-016-1733-3 .
Otras lecturas
Timmerhaus, Klaus D.; Caña, Richard Palmer (2007). Ingeniería criogénica: cincuenta años de progreso. Saltador. pag. 8.ISBN 978-0-387-46896-9.
Almqvist, Ebbe (2003). Historia de los gases industriales . Medios de ciencia y negocios de Springer. pag. 160.ISBN 978-0-306-47277-0.
Maytal, B.-Z. (2006). "Maximizar las tasas de producción de la máquina Linde-Hampson". Criogenia . 46 (1): 49–85. Código Bib : 2006Crio...46...49M. doi :10.1016/j.cryogenics.2005.11.004.
