You are here: Home > Bez kategorii > Skraplanie gazów

Skraplanie gazów

Jedne gazy, jak np. chlor, chlorowodór, dwutlenek węgla, mogą być skroplone już w zwykłej temperaturze przez odpowiednie zwiększenie ciśnienia. Inne muszą być uprzednio mniej lub więcej oziębione. Jak to wyjaśnił Andrews (1869), dla każdego gazu istnieje określona temperatura, powyżej której skroplenie w ogóle nie może być dokonane. Temperatura ta, zwana temperaturą krytyczną, jest więc najwyższą temperaturą, w której dana substancja może istnieć w stanie ciekłym. Ciśnienie wystarczające do skroplenia gazu w jego temperaturze krytycznej nosi nazwę ciśnienia krytycznego.

Badania Andrewsa wyjaśniły przyczynę licznych dawniejszych niepowodzeń podczas prób skroplenia tzw. ,,gazów trwałych” (obok tlenu i azotu należały do nich: wodór, tlenek węgla, metan i niektóre inne). Przyczyna ta polegała na trudności osiągnięcia ich temperatur krytycznych, leżących bardzo nisko.

Skroplenie powietrza zostało po raz pierwszy dokonane przez profesorów Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, Z. Wróblewskiego i K. Olszewskiego (1883). Dewar w 1898 r. skroplił wodór, a Karne rlingh-Onnes w 1908 r. — hel, gaz o najniższej temperaturze krytycznej (—268°C).

Dla oziębienia gazu do temperatury krytycznej wykorzystuje się dziś zwykle tzw. efekt Joule’a- Thomsona. Polega on na tym, że wskutek odchyleń od praw gazów doskonałych każdy gaz rzeczywisty poniżej pewnej temperatury, zwanej temperaturą inwersji, rozprężając się bez wykonania pracy ulega oziębieniu, tym większemu, im większa jest różnica ciśnień i im niższa temperatura początkowa.

Schemat nowoczesnej maszyny do skraplania gazów na skalę techniczną systemem Lindego-Hampsona przedstawiony jest na rysunku 7. W sprężarce K gaz zostaje sprężony do paruset atmosfer, po czym przez chłodnicę C wchodzi do wewnętrznej rury wymiennika ciepła W. Po przejściu przez zawór Z gaz rozpręża się do zbiornika R, ulegając przy tym oziębieniu, po czym przez zewnętrzną rurę wymiennika powraca do sprężarki, oziębiając po drodze dalsze partie gazu. W ten sposób rozprężenie w R zachodzi w temperaturze coraz niższej, aż wreszcie pewna część gazu ulega skropleniu.

Temperatura inwersji dla większości gazów leży powyżej temperatury pokojowej. Rozprężanie ich w maszynie Lindego może więc być rozpoczęte już, w temperaturze zwykłej. Dla wodoru natomiast i niektórych innych najtrudniej skraplających się gazów temperatura inwersji leży bardzo nisko (dla wodoru — 79°C, dla helu — 173°C), Rozprężane w temperaturze pokojowej, ulegają one ogrzaniu zamiast oziębieniu. Przed wprowadzeniem do maszyny Lindego należy je więc oziębić, np. za pomocą skroplonego powietrza.

Leave a Reply