Πώς υγροποιείτε το άζωτο οξυγόνου και το ήλιο;
1. Συμπίεση και ψύξη:
* Συμπίεση του αερίου: Το αέριο συμπιέζεται σε υψηλή πίεση, η οποία αυξάνει τη θερμοκρασία του.
* Ψύξτε το συμπιεσμένο αέριο: Το συμπιεσμένο αέριο στη συνέχεια ψύχεται χρησιμοποιώντας μια σειρά από εναλλάκτες θερμότητας. Αυτό μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας ένα σύστημα ψύξης ή με την εκμετάλλευση του αποτελέσματος Joule-Thomson (όπου το αέριο ψύχεται καθώς επεκτείνεται).
2. Κρυογονική απόσταξη:
* κλασματική απόσταξη: Το δροσερό, συμπιεσμένο αέριο διέρχεται από μια ψηλή στήλη που ονομάζεται στήλη κλασματικής απόσταξης.
* κλίση θερμοκρασίας: Η στήλη έχει σχεδιαστεί για να έχει κλίση θερμοκρασίας, με την κορυφή να είναι η πιο κρύα και ο πυθμένας να είναι το πιο ζεστό.
* Διαχωρισμός: Καθώς το αέριο κινείται προς τα πάνω στη στήλη, δροσίζει περαιτέρω. Τα συστατικά με τα υψηλότερα σημεία βρασμού (οξυγόνο, έπειτα το άζωτο) συμπυκνώνονται σε διαφορετικά επίπεδα στη στήλη, ενώ το χαμηλότερο στοιχείο σημείου βρασμού (ήλιο) παραμένει αέρια.
* Συλλογή: Το υγρό οξυγόνο και το άζωτο συλλέγονται στα αντίστοιχα σημεία συμπύκνωσης και το αέριο ήλιο συλλέγεται στην κορυφή της στήλης.
Ειδικές θερμοκρασίες:
* οξυγόνο: -183 ° C (-297 ° F)
* αζώτου: -196 ° C (-321 ° F)
* ήλιο: -269 ° C (-452 ° F)
Σημαντικές εκτιμήσεις:
* υψηλή πίεση: Η διατήρηση της υψηλής πίεσης σε όλη τη διαδικασία είναι ζωτικής σημασίας για την επιτυχή υγροποίηση.
* Αποτελεσματική μόνωση: Το σύνολο του συστήματος πρέπει να είναι εξαιρετικά καλά μονωμένο για να αποφευχθεί η μεταφορά θερμότητας από το περιβάλλον, γεγονός που θα μπορούσε να προκαλέσει βρασμούς τα υγροποιημένα αέρια.
* Ασφάλεια: Τα υγροποιημένα αέρια είναι εξαιρετικά πτητικά και απαιτούν εξειδικευμένο χειρισμό και αποθήκευση για να αποφευχθούν οι εκρήξεις ή η ασφυξία.
Εμπορικές εφαρμογές:
Η κρυογονική απόσταξη χρησιμοποιείται ευρέως στις ακόλουθες βιομηχανίες:
* Ιατρική: Το υγρό οξυγόνο χρησιμοποιείται για ιατρικούς σκοπούς, όπως σε νοσοκομεία και θεραπεία οξυγόνου στο σπίτι.
* Βιομηχανική: Το υγρό άζωτο χρησιμοποιείται για κατάψυξη, κρυογονική άλεση και άλλες βιομηχανικές διεργασίες.
* Επιστημονική έρευνα: Το υγρό ήλιο είναι ζωτικής σημασίας για την έρευνα υπεραγωγιμότητας, την απεικόνιση MRI και άλλα επιστημονικά πειράματα.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι πρόκειται για μια απλοποιημένη εξήγηση. Η πραγματική διαδικασία υγροποίησης αυτών των αερίων περιλαμβάνει πολύπλοκο μηχανικό και εξελιγμένο εξοπλισμό.
