Liqueur à base d'hélium de haute pureté
Notre système de liquéfaction d'hélium utilise un cycle de réfrigération Brayton à turbine d'hélium pour atteindre la capacité de refroidissement souhaitée. Tout d'abord, l'hélium gazeux haute pression est obtenu par un compresseur d'hélium. Une partie de l'hélium sous haute pression subit un refroidissement par expansion dans le turbo-expanseur, tandis que l'hélium sous haute pression restant est progressivement refroidi dans des échangeurs thermiques à plusieurs étages. Enfin, l'hélium liquide est obtenu par étranglement par une vanne Joule-Thomson, et l'hélium liquide qui en résulte est directement produit. Ce type d'équipement de réfrigération est appelé liquéfiant à l'hélium.
Le système de liquéfaction de l'hélium utilise un cycle de réfrigération de Brayton à turbine d'hélium pour réaliser le processus de liquéfaction de l'hélium gazeux. Le système est composé de plusieurs composants et équipements clés.
1. Compresseur d'hélium : le compresseur d'hélium est responsable de la compression de l'hélium entrant à haute pression. Cet hélium sous haute pression est le point de départ du processus de liquéfaction.
2. Filtre à hélium : le filtre à hélium est utilisé pour éliminer les impuretés et les contaminants de l'hélium gazeux, garantissant ainsi la pureté et la qualité du gaz avant d'être traité ultérieurement.
3. Boîte froide 4.5K : la boîte froide 4.5K est un composant essentiel du système et sert de conteneur isolé sous vide. Il maintient des températures extrêmement basses, autour de 4.5 Kelvin (environ -268,65 degrés Celsius ou -451,5 degrés Fahrenheit), nécessaires pour le processus de liquéfaction. La boîte froide contient divers composants qui jouent un rôle spécifique dans le processus de liquéfaction.
r. Échangeurs de chaleur à plusieurs étages : ces échangeurs de chaleur sont responsables du refroidissement progressif de l'hélium haute pression obtenu du compresseur. Les échangeurs de chaleur facilitent le transfert de chaleur entre le gaz entrant et le fluide réfrigérant, ce qui abaisse la température du gaz.
b. Turbine d'expansion à l'hélium : la turbine d'expansion à l'hélium est un composant clé qui utilise l'expansion de l'hélium gazeux haute pression pour assurer le refroidissement. Au fur et à mesure que le gaz se dilate, sa température diminue, ce qui entraîne un effet de refroidissement. Ce processus est connu sous le nom de refroidissement par expansion et joue un rôle crucial dans le processus de liquéfaction.
c. Cuve d'adsorbeur interne : la cuve d'adsorbeur interne permet d'éliminer les impuretés ou contaminants restants de l'hélium gazeux, garantissant ainsi la pureté du produit d'hélium liquéfié final.
d. Vannes basse température : ces vannes régulent le débit et contrôlent le mouvement de l'hélium gazeux à basse température dans le système.
e. Composants de mesure : divers capteurs et appareils de mesure sont intégrés dans la boîte froide pour surveiller et mesurer des paramètres tels que la température, la pression et les débits à différents stades du processus de liquéfaction.
4. Système de contrôle : le système de contrôle supervise le fonctionnement et la régulation de l'ensemble du système de liquéfaction de l'hélium. Il gère le fonctionnement du compresseur, des vannes, des échangeurs thermiques et d'autres composants afin de maintenir des conditions de processus optimales et d'assurer une liquéfaction efficace.
5. Dewar d'hélium liquide : le Dewar d'hélium liquide est le récipient de stockage final de l'hélium liquéfié. Il reçoit l'hélium après son passage dans la boîte froide et maintient son état de basse température.
6. Ligne de transfert coaxiale : il s'agit d'une ligne de transfert spécialisée qui relie la boîte froide au vase Dewar d'hélium liquide. Il permet le transfert fluide et contrôlé de l'hélium liquéfié de la boîte froide vers le vase Dewar de stockage.
7. Réservoir tampon d'hélium : le réservoir tampon d'hélium sert de réservoir pour l'hélium gazeux dans le système. Il aide à réguler et à stabiliser la pression du gaz, assurant une alimentation continue en hélium haute pression pour le processus de liquéfaction.
| Projet |
Performances |
| Avec pré-refroidissement LN |
40 l/h~50 l/h |
| Sans pré-refroidissement LN |
15 l/h |
| Alimentation du compresseur |
90 kW |
| COP^-1 |
660 W/W~528 W/W |
| Consommation de LN |
25 l/h |
| Fonctionnement continu |
8000 heures |
| Pureté de l'hélium impur |
90 à 100 % |
Avantages de l'équipement
Technologie de palier de butée à gaz haute stabilité :
* vitesse de fonctionnement stable > 220,000 tr/min (tours par minute)
* vitesse maximale : 270,000 tr/min
Échangeur de chaleur plaque-séparateur à très faible fuite :
* taux de fuite < 10^-9 Pa. : 20/s
Processus optimisé :
* vanne de dérivation de l'échangeur thermique à pression intermédiaire : adaptation aux conditions de fonctionnement de l'échangeur thermique, optimisation des conditions de fonctionnement de la turbine et refroidissement rapide.
* amélioration du processus de purification interne : adaptation aux variations de pureté de l'hélium impur, prévention du blocage de la glace dans l'échangeur thermique primaire.
* dérivation de reflux pour réduire le temps de refroidissement.
Technologie de commande intelligente :
* interface conviviale
* contrôle stable
* mesures de sécurité
| Supraconductivité |
Fusion nucléaire |
Physique haute énergie |
| Aérospatiale |
Énergies renouvelables |
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