氣體液化

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液氮

氣體液化是指將气体轉變為液体凝結)的過程。氣體液化是複雜的程序,為了達到高壓以及非常低的溫度,需要許多的壓縮和膨脹過程,其中也可能會用到渦輪膨脹機英语turboexpander

用途[编辑]

液化過程可以用在科學、工業或是商業的應用上。許多氣體在一般气压下冷卻就可以成為液體,有些氣體(例如二氧化碳)需要在冷卻時再加壓。氣體液化會用在分析氣體分子的基本特性(分子間作用力),或是將氣體液化後儲存(例如液化石油气),或是用在制冷空氣調節暖通空調,HVAC)。氣體會在冷凝管中液化,釋放汽化热,之後再蒸发器中蒸發,再吸收汽化热。是最早使用的制冷剂,仍常常用在工業冷凍中,不過在住家和商業應用上,已被由石油卤素製成的冷媒(例如氟氯碳化合物)所取代。

在醫院中,液氧是用來提供給有呼吸問題的病患,液氮會用在需要低溫手術英语cryosurgery的場合,例如在授精器中冷凍精液,科學家和實驗室也會用液氮來保存樣本。液會用在水處理的最後方案,也用在水的淨化、工業廢料、污水和泳池的淨化,紙漿和紡織品的漂白、製造四氯化碳二元醇以及其他的有機化合物(例如光气)。

的液化(4He)是用林德-汉普逊循环進行預冷,這使得海克·卡末林·昂內斯在1913年獲得诺贝尔奖。一般大氣壓力下,液氦的沸點是4.22 K(−268.93 °C)。若低於2.17 K,液態的4He會變成超流体超流體氦-4英语Superfluid helium-4彼得·列昂尼多维奇·卡皮察在1978年因此獲得诺贝尔奖),而且有特殊的特性,例如透過第二類聲英语second sound進行熱傳、零黏度、噴泉效應等。

空氣的液化也可以得到以及其他大氣中的稀有气体,方式是透過空气分离装置進行分馏

液態空氣[编辑]

林德過程[编辑]

空氣可以透過林德-汉普逊循环液化,在循環中會反覆將空氣壓縮、冷卻再膨脹,每一次膨脹後的空氣溫度都會下降。在溫度較低時分子的活動較慢,所佔的體積也比較小,因此最後會液化成液態空氣。

克洛德過程[编辑]

也可以透過克洛德英语Georges Claude過程來液化空氣,其中會將空氣在二個腔室中進行二次等熵膨脹。在膨脹過程中,空氣會對外作功,因此帶動膨脹渦輪英语expansion turbine。此時的空氣還不是液態,因為液態的空氣會破壞渦輪。商用的空氣液化裝置會直接在超臨界壓力下壓縮空氣,以避免液態空氣破壞渦輪的問題[1]。最後空氣會在熱膨脹閥英语thermal expansion valve中進行等焓膨脹,並且液化。

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ Greenwood, Harold Cecil. Industrial Gases. D. Van Nostrand. 1919: 87. 

外部連結[编辑]