Liquefacção de hélio de elevada pureza
O nosso sistema de liquefação de hélio utiliza um ciclo de refrigeração Brayton turbo-expansor de hélio para atingir a capacidade de refrigeração pretendida. Em primeiro lugar, o gás hélio de alta pressão é obtido através de um compressor de hélio. Uma parte do gás hélio de alta pressão sofre arrefecimento por expansão no turbo-expansor, enquanto o gás hélio de alta pressão restante é progressivamente arrefecido em permutadores de calor de vários estágios. Finalmente, o hélio líquido é obtido através da borboleta através de uma válvula Joule-Thomson, e o hélio líquido resultante é directamente enviado como produto. Este tipo de equipamento de refrigeração é designado por liquefação de hélio.
O sistema de liquefação de hélio utiliza um ciclo de refrigeração Brayton turbo-expansor de hélio para alcançar o processo de liquefação de gás hélio. O sistema é composto por vários componentes e equipamentos principais.
1. Compressor de hélio: O compressor de hélio é responsável pela compressão do gás de hélio de entrada para uma pressão elevada. Este gás hélio de alta pressão é o ponto de partida do processo de liquefação.
2. Filtro de gás hélio: O filtro de gás hélio é utilizado para remover impurezas e contaminantes do gás hélio, garantindo a pureza e a qualidade do gás antes de continuar o processamento.
3.4.5K caixa fria: A caixa fria 4.5K é um componente crucial do sistema e serve como um recipiente isolado a vácuo. Mantém temperaturas extremamente baixas, cerca de 4.5 Kelvin (aproximadamente -268.65 graus Celsius ou -451,5 graus Fahrenheit), necessárias para o processo de liquefação. A caixa fria contém vários componentes que desempenham funções específicas no processo de liquefação.
a. Trocadores de calor de várias fases: Estes trocadores de calor são responsáveis por arrefecer progressivamente o gás hélio de alta pressão obtido a partir do compressor. Os permutadores de calor facilitam a transferência de calor entre o gás de entrada e o meio de refrigeração, reduzindo a temperatura do gás.
b. Hélio Turbo - Expansor: O turbo-expansor de hélio é um componente chave que utiliza a expansão do gás hélio de alta pressão para obter arrefecimento. À medida que o gás se expande, a sua temperatura diminui, levando a um efeito de arrefecimento. Este processo é conhecido como arrefecimento por expansão e desempenha um papel crucial no processo de liquefação.
c. Recipiente interno do adsorvente: O reservatório interno do adsorvente ajuda a remover quaisquer impurezas ou contaminantes restantes do gás hélio, garantindo a pureza do produto final de hélio liquefeito.
d. Válvulas de baixa temperatura: Estas válvulas regulam o fluxo e controlam o movimento do gás hélio a baixas temperaturas no sistema.
e. Componentes de medição: Vários sensores e dispositivos de medição estão integrados na caixa fria para monitorizar e medir parâmetros como a temperatura, a pressão e as taxas de fluxo em diferentes fases do processo de liquefação.
4. Sistema de controlo: O sistema de controlo supervisiona o funcionamento e a regulação de todo o sistema de liquefacção de hélio. Gere o funcionamento do compressor, válvulas, permutadores de calor e outros componentes para manter as melhores condições de processo e garantir uma liquefação eficiente.
5. Hélio líquido Dewar: O hélio líquido é o recipiente de armazenamento final para o hélio liquefeito. Recebe o hélio depois de passar pela caixa fria e mantém o seu estado de baixa temperatura.
6.linha de transferência coaxial: Esta é uma linha de transferência especializada que liga a caixa fria à guerra de hélio líquido. Permite a transferência suave e controlada do hélio liquefeito da caixa fria para o depósito de guerra.
7. Depósito tampão de gás hélio: O depósito tampão de gás hélio serve como reservatório para o gás hélio no interior do sistema. Ajuda a regular e estabilizar a pressão do gás, garantindo um fornecimento contínuo de hélio de alta pressão para o processo de liquefação.
| Projeto |
Desempenho |
| Com pré-arrefecimento LN |
40 l/h ~ 50 l/h |
| Sem pré-arrefecimento LN |
15 l/h |
| Potência do compressor |
90 kW |
| COP ^ -1 |
660 W/W ~ 528 W/W |
| Consumo de LN |
25 l/h |
| Funcionamento contínuo |
8000 horas |
| Pureza do hélio impuro |
90-100% |
Tecnologia de apoio de gás de alta estabilidade:
* velocidade de funcionamento estável > 220,000 RPM (rotações por minuto)
* velocidade máxima: 270,000 RPM
Permutador de calor de aleta/placa de fuga ultrabaixa:
* taxa de fuga < 10 ^ -9 Pa.m3/s
Processo otimizado:
*válvula by-pass para o permutador térmico de pressão intermédia: Adaptação às condições de funcionamento do permutador térmico, optimização das condições de funcionamento da turbina e arrefecimento rápido.
* processo de purificação interna melhorado: Adaptação para impurar variações de pureza de hélio, prevenção de bloqueio de gelo no trocador de calor primário.
* derivação de refluxo para reduzir o tempo de resfriamento.
Tecnologia de controlo inteligente:
* Interface fácil de usar
* controlo estável
* medidas de intertravamento de segurança
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