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Il processo Claude per la liquefazione

1902
  • Georges Claude
Impianto di liquefazione del gas che utilizza il processo Claude per applicazioni industriali.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Il processo Claude migliora il Ciclo di Hampson-Linde by incorporating an expansion engine or turbine. A portion of the compressed gas does work in an expander, causing a much larger temperature drop (nearly isentropic expansion) than Joule-Thomson expansion alone. This provides more efficient cooling, making it the dominant metodo per la liquefazione e la separazione del gas su larga scala oggi.

Georges Claude riconobbe l'inefficienza termodinamica del solo affidamento sull'effetto Joule-Thomson isoentalpico. Pensò che, facendo compiere al gas lavoro esterno durante l'espansione, si sarebbe estratta più energia e quindi prodotto un maggiore effetto di raffreddamento. Nel suo sistema, il flusso principale di gas ad alta pressione viene suddiviso. Una parte viene inviata a un motore di espansione, dove si raffredda significativamente producendo lavoro. Questo gas estremamente freddo viene quindi utilizzato per preraffreddare l'altra parte del flusso ad alta pressione in uno scambiatore di calore. Questo secondo flusso subisce quindi un'espansione finale di Joule-Thomson per produrre il liquido. Combinando il raffreddamento di massa dell'espansore con la liquefazione finale della valvola JT, il ciclo Claude raggiunge una maggiore efficienza e può funzionare a pressioni iniziali inferiori rispetto al ciclo Linde. Il lavoro prodotto dall'espansore può anche essere recuperato per alimentare il compressore iniziale, migliorando ulteriormente l'efficienza complessiva. Questo principio è fondamentale per praticamente tutti i moderni impianti criogenici su larga scala.

UNESCO Nomenclature: 2212
- Termodinamica

Tipo

Ciclo termodinamico

Interruzione

Incrementale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Ciclo Hampson-Linde
  • Ciclo di Brayton (base termodinamica del motore a espansione)
  • effetto Joule-Thomson
  • Sviluppo di motori e turbine ad espansione ad alta velocità affidabili

Applicazioni

  • unità di separazione dell'aria industriale su larga scala (ASU)
  • produzione di azoto liquido, ossigeno e argon
  • impianti di liquefazione dell'elio e dell'idrogeno
  • produzione di gas naturale liquefatto (GNL)
  • turboespansori nella lavorazione del gas naturale

Brevetti:

  • FR324949A

Idee e potenziali innovazioni

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Argomenti correlati: processo Claude, motore ad espansione, liquefazione, criogenia, separazione dell'aria, Georges Claude, espansione isoentropica, termodinamica, efficienza, GNL.

Contesto storico

Il processo Claude per la liquefazione

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(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

Invenzioni, innovazioni e principi tecnici correlati

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