Цикл с однократным дросселированием (Цикл Линде).

Воздух сжимается в компрессоре до 200 атм. (1-2), охлаждается водой в холодильнике, после чего поступает в теплообменник, где охлаждается обратным потоком несконденсировавшегося воздуха (2-3). Далее дросселирует (3-4) и поступает в отделитель жидкости. При таком цикле протекают следующие физические процессы.

При изотермическом сжатии мы отводим тепло с охлаждающей водой эквивалентное: 1. внешней работе сжа­тия; 2. возникающее за счёт работы мо­лекулярных сил притяжения. При рас­ширении второе тепло мы должны компенсировать. Поэтому часть внут­ренней энергии газа расходуется на внутреннюю работу, направленную против сил притяжения между молеку­лами. При этом температура газа пони­жается.

Если проводить процесс по та­кому циклу, то вследствие перехода большей части газа в жидкое состоя­ние, либо получающегося холода не хватит для охлаждения последующих порций газа, либо расход энергии будет слишком велик, этот цикл станет неэкономичным.

В случае предварительного охлаждения воздуха до –45°С при поглощении аммиачной холодильной установки цикл становится более экономичным.

2. Цикл среднего давления с детандером (цикл Клода).

Ещё более экономичный цикл получается при расширении части газа с отдачей внешней работы и использовании этого холода для охлаждения сжатого газа.

Воздух сжимается в компрессоре до 40-60 ат, охлаждается в холодильнике и теплообменнике П₁. Выходящий из П₁ воздух делится на 2 части. Одна часть (1-М) поступает в детандер, расширяется до атмосферного давления (3-4). Вторая часть (М) охлаждается в теплообменниках П₂ и П₃ (3-5) и дросселирует (5-6). Образующиеся после отделения жидкости пары соединяются с воздухом из детандера охлаждают исходный воздух в П₁ и П₂.

3. Регенеративный цикл с турбодетандером (цикл Капици) и изоэнтропийным расширением.

В настоящее время большая часть установок по сжижению воздуха работают по циклу низкого давления с турбодетандером (цикл Капицы П.Л.). Его схема почти такая же, как и у цикла среднего давления. Отличительной аппаратурно-технологической особенностью цикла Капици является низкое давление (5-6 атм.) и применение турбулентных машин (котир и детандера).

Турбодетандер представляет собой реактивную турбину радиального типа. Воздух с 5-6 атм. и температурой –158°С проходит через направляющие сопла на лопатки расширяется, раскручивает турбину и охлаждается до –188°С.

Исходная смесь сжимается (1-2) турбокомпрессором, охлаждается (2-3) в Т.О. Поступает охлажденный газ на 2 потока. Один в ожижитель, где охлаждается и конденсируется (3-5-6). Дальше следует дросселирование (6-7). Конечная жидкость собирается в сборники сжиженного газа (низкая емкость). Другая часть потока (большая) направляется на расширение (3-4) в турбодетандере. Охлаждение после ТД газ направляется на охлаждение очистителя и далее в Т.О. (4-1). Турбина вырабатывает электрический ток. КПД ~80-82%.

III. Электрохимический метод получения водородаподробно рассмотрен в 4 теме.