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Le cycle Hampson-Linde

1895
  • William Hampson
  • Carl von Linde
Installation de liquéfaction de gaz industriel utilisant le cycle Hampson-Linde pour la cryogénie.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

The Hampson-Linde cycle liquefies gases like air using the Joule-Thomson effect combined with regenerative cooling. High-pressure gas is cooled in a counter-flow heat exchanger by the cold, low-pressure gas returning from the expansion valve. This progressively lowers the temperature at the valve until it drops below the critical point and liquefaction begins, forming the basis for the modern gas liquefaction l'industrie.

Développé indépendamment par William Hampson en Grande-Bretagne et Carl von Linde en Allemagne, ce cycle a représenté une avancée majeure. Son élégance réside dans sa simplicité et sa nature auto-renforçante. Le composant clé est l'échangeur de chaleur régénératif, généralement constitué d'un ensemble de tuyaux enroulés. Le gaz à haute pression entrant circule dans un tuyau intérieur, tandis que le gaz froid et détendu provenant du Joule-Thomson La vanne reflue à l'extérieur de ce tuyau. Cette configuration à contre-courant garantit que le gaz entrant est continuellement prérefroidi par le gaz de retour le plus froid disponible. À chaque passage, la température du gaz entrant dans la vanne d'expansion diminue davantage. Finalement, la température descend en dessous de la température d'inversion du gaz, et l'expansion Joule-Thomson produit un refroidissement important. Ce refroidissement est ramené à travers l'échangeur de chaleur, créant une boucle de rétroaction positive jusqu'à ce que la température soit suffisamment basse pour qu'une fraction du gaz se condense en liquide lors de l'expansion. Ce processus a rendu possible pour la première fois la production commerciale à grande échelle d'air liquide.

UNESCO Nomenclature: 2212
– Thermodynamique

Taper

Cycle thermodynamique

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Effet Joule-Thomson (Joule et Thomson)
  • Concept d'échange de chaleur à contre-courant
  • Principe de refroidissement régénératif de Siemens (développé pour les fours)
  • Progrès dans la technologie de compression haute pression

Applications

  • production industrielle d'air liquide, d'azote, d'oxygène et d'argon
  • équipement de laboratoire standard pour la liquéfaction des gaz
  • cryogénie recherche
  • étape de pré-refroidissement pour liquéfacteurs d'hydrogène et d'hélium
  • liquid air energy storage (LAES)

Brevets:

  • GB189524525A
  • DE88824

Idées d'innovations potentielles

  • générateurs d'oxygène portables pour installations médicales isolées
  • refroidissement cryogénique en boucle fermée pour les systèmes de transport à sustentation magnétique (maglev)
  • liquéfacteurs d'azote à petite échelle à usage agricole (par exemple, cryoconservation du sperme)
  • enhanced oil recovery systems using liquefied nitrogen injection
  • usinage cryogénique pour une finition de surface améliorée sur des matériaux difficiles
  • systèmes de stockage d'énergie à air liquide (LAES) pour l'équilibrage de la puissance à l'échelle du réseau
  • outils de cryochirurgie avancés avec un contrôle plus précis de la température
  • systèmes de liquéfaction à la demande pour le chargement de propergols de fusée
  • congélation cryogénique des aliments pour une conservation de qualité supérieure
  • compact séparation de l'air units for aircraft onboard oxygen generation (OBOGS)
Related to: Hampson-Linde cycle, regenerative cooling, Joule-Thomson effect, liquefaction, cryogenics, air separation, heat exchanger, Carl von Linde, throttling, counter-flow.

Contexte historique

Le cycle Hampson-Linde

1889
1890
1890
1895
1895
1899
1900
1889
1890
1890
1895
1895
1896
1900
1900

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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