林德－漢普遜循環

林德－漢普遜循環用於氣體的液化，特別是空氣分離。 威廉·漢普遜和卡爾·馮林德於1895年分別獨立地申請了該循環的專利。

基本介紹

• 中文名：林德－漢普遜循環
• 外文名：Hampson–Linde cycle

簡介

林德－漢普遜循環用於氣體的液化，特別是空氣分離。威廉·漢普遜和卡爾·馮林德於1895年分別獨立地申請了該循環的專利。

林德－漢普遜系統引入了再生冷卻——一種正反饋冷卻系統。熱交換器布置允許絕對溫差(e.g.0.27 °C/atm J-T下空氣的冷卻)超過單級冷卻，並達到液化“固定”氣體所需的低溫。

漢普森－林德循環與西門子循環的不同在於膨脹階段。西門子循環中氣體對外做功降溫度降低，林德－漢普遜循環則僅依賴於焦耳－湯姆遜效應。優點是冷側不需要移動部件。

循環過程

1. 通過壓縮加熱氣體，以給予其參與循環所需的外部能量。
   
2. 通過將氣體浸入低溫環境的方式將其冷卻，使其失去一部分熱量（和能量），
   
3. 通過換熱器用來自下一（和最後）階段的返流氣體對其進行冷卻，
   
4. 使氣體通過焦耳－湯姆遜孔，以進一步冷卻，降低熱量，但保存勢能而非動能。現階段氣體達到整個過程的最低溫度，將再度循環並被送回。
   
5. 加熱－參與階段3時作為冷卻劑，然後
   
6. 送回至階段1，開始下一個循環，並通過壓縮略微復熱。
   

在每個循環中，淨冷卻大於在循環開始時加入的熱量。當氣體經過更多循環溫度降逐步降低，在擴壓缸處達到更低的溫度將變得更為困難。

焦耳-湯姆孫效應

焦耳-湯姆孫效應是指氣體會因在等焓的環境下自由膨脹，而使溫度上升或下降。這個過程稱為焦耳-湯姆孫過程這以詹姆斯·焦耳和開爾文男爵命名。

各種氣體定律說明了溫度、壓力和體積。當體積不可逆回地上升，這些定律不能清楚說明壓力和溫度的改變。而在可逆絕熱過程中，氣體膨漲做了正功，因此溫度下降。

可是，真實氣體（相對理想氣體而言）在等焓環境下自由膨脹，溫度會上升或下降（是哪方看初始溫度而定）。對於給定壓力，真實氣體有一個焦耳-湯姆孫反轉溫度，高於溫度時氣體溫度會上升，低於時氣體溫度下降，剛好在這溫度時氣體溫度不變。許多氣體的在1大氣壓力下的反轉溫度高於室溫。