První komerční generátor kyslíku se objevil v roce 1903; v roce 1908 camerin onnes z Nizozemska předchlaďte hélium tekutým vodíkem a rozšířili ho za adiabatických podmínek, čímž se teplota snížila pod 4,2 K. Získat kapalné hélium; v roce 1965, Neganov a další v Sovětském svazu vynalezli ředicí ledničku, aby teplota dosáhla 0,025 K; od 70. let 20. 20. 20.020 lidé použili demagnetizační chladicí technologii k dalšímu snížení teploty chlazení zařízení.
Zkapalňování plynu Zkapalnění plynu je realizováno zařízením na zkapalňování tkání na základě cyklu zkapalňování. Hlavními zkapalněné cykly jsou Lindeho zkapalněný cyklus a Cyklus zkapalňování Claude.
(1) Linde Zkapalňovací cyklus: Cyklus, který používá škrticí účinek škrticí klapky k zkapalnění surového plynu (obrázek 1). Surovinový plyn normálního tlaku p1 a normální teploty T1 je stlačen v kompresoru od stavu 1 do stavu 2 a odpovídající tlak je p2. Teplota je snížena na stav 3 výměníkem tepla a poté je tlak snížen škrticí klapkou a rozšíření izoenthalpy se provádí do stavu. 4. V této době je část plynu přeměněna na kapalinu a vypouštěna z zásobníku kapaliny; část zkapalněného plynu se ohřívá na stav 1 ve výměníku tepla, čímž se tvoří tepelný cyklus.
(2) Cyklus zkapalňování Claude: Cyklus, který využívá isentropní expanzi a isenthalickou expanzi v kombinaci s chlazením k zkapalnění surového plynu (obrázek 2). Surovinový plyn normálního tlaku p1 a normální teploty T1 je stlačen ze stavu 1 do stavu 2 při mezilehlé teplotě v kompresoru, odpovídající tlak je p2 a teplota je snížena na stav 3 výměníkem tepla E1. Poté je plyn rozdělen na dvě části, část plynu nadále prochází výměníky tepla E2 a E3 a je chlazena do stavů 4 a 5 a poté je enthalpy rozšířena do stavu 6 přes škrticí klapku. V této době se část plynu změní na kapalinu a je vypouštěna z zásobníku kapaliny; nelikvidovaná část plynu se ohřívá na stav 8 ve výměníku tepla E3 a poté se sloučí s jinou částí plynu, která je rozšířena na stav 8 v expandéru se střední entropií, a nakonec se vymění Ohřívače E2 a E1 se ohřívají do stavu 1, čímž se vytvoří termodynamický cyklus. jiné cykly zkapalňování vyvinuté na tomto základě, jako jsou cykly škrcení zkapalnění s dalšími chladicími cykly (jako jsou cykly před chlazením s amoniakem nebo kapalným dusíkem nebo jinými zdroji chladu) nebo cykly isentropního expanzního zkapalňování, s externími chladicími cykly (například cyklus externího chlazení dusíku) je cyklus zkapalnění isentropní expanzní, cyklus regeneračního chlazení plynu (viz cyklus chladničky) a vícestupňový cyklus izoentropního expanzního zkapalnění.
Výše uvedené různé cykly jsou ideální cykly. V praktických aplikacích však proces komprese kompresoru není izotermickým procesem, výměník tepla nemá dostatečné ohřívání a ztrátu kapacity za studena v důsledku vnějšího vniknutí tepla a expandér má adiabatické ztráty a mechanické ztráty, takže je třeba vzít kompenzaci ve skutečném procesu chlazení. Opatření k dosažení tepelné rovnováhy procesu.
Separace plynů Běžně používané principy separace surového plynu zahrnují hlubokou kryogenní rektifikaci, hlubokou kryogenní frakční kondenzaci a hlubokou kryogenní adsorpci. (1)Hluboká a nízkoteplotní destilace: nejprve zkapalní surovinový plyn a poté se složky oddělí podle různých teplot kondenzace (odpařování) každé složky za použití principu rektifikace. Proces separace je realizován v hluboké kryogenní rektifikační věži. Tato metoda je vhodná pro surový plyn s podobnou kondenzační teplotou oddělených složek, jako je separace kyslíku a dusíku ze vzduchu. (2)Hluboká nízkoteplotní segregace: použijte rozdíl v kondenzační teplotě každé složky surového plynu ke snížení teploty surového plynu v výměníku tepla, zkapalnění složek jeden po druhém od vysoké do nízké a oddělení kapaliny v separátoru. Tato metoda je vhodná pro separaci surového plynu, jako je koksárenské plyny, kde je teplota kondenzace oddělených součástí daleko. (3)Hluboká a nízkoteplotní adsorpce: Použití porézních pevných adsorbentů má vlastnosti selektivní adsorpce na adsorbování určitých nečistot při hlubokých a nízkých teplotách za účelem získání čistých produktů. Například adsorber molekulárního síta se používá k adsorrbování kyslíku a dusíku ze surového argonu při teplotě kapalného vzduchu za účelem získání rafinovaného argonu.
Podle potřeb procesu se někdy jeden princip používá sám a někdy se používá několik principů současně.