Gasverflüssigung
Allgemeine Prozessbeschreibung
Flüssiges Helium wird hauptsächlich für die Kühlung von Supraleitern und zur Erforschung von Quanteneffekten in der Tieftemperaturphysik verwendet. Es spielt auch eine wichtige Rolle in der Magnetresonanztomographie (MRT) und der Raumfahrt für die Kühlung von Magneten und Raketenmotoren.
Unsere Helium-Verflüssiger sind vollautomatisch arbeitende, prozessorgesteuerte Kälteanlagen mit Schraubenverdichtern und Expansionsturbinen zur Verflüssigung von Helium. Mit dem integrierten Reiniger kann auch verunreinigtes Gas verarbeitet werden.
In der klassischen Anwendung wird Helium als Kühlmittel verwendet beziehungsweise verflüssigt. Je nach Bedarf liefern wir auch Anlagen welche andere Gase wie Wasserstoff oder Stickstoff verflüssigen.
Kunde/Experiment
Mobil Dewar
Coldbox
LHe Dewar
Schmutzgastrockner
Hochdruckspeicher
Gas Management System | Oil Remover System
Kreislaufkompressor
Reingaspuffer
Hardfacts
Eigenschaften
Universelle Einsetzbarkeit
Einfache Bedienung
Vollautomatischer Betrieb
Automatischer Reiniger ohne externe Kühlung
Modulare, kompakte Bauweise
Extrem leise und vibrationsfrei
Keine speziellen Befestigungen oder Fundamente erforderlich
Optionale Leistungssteigerung durch Stickstoff-Vorkühlung
Der Kälteprozess
Die Kälteerzeugung findet nach dem Claude Prozess statt. Dabei wird das Gas verdichtet, gekühlt und abschließend entspannt.
Kompression
Ein Schraubenverdichter komprimiert gereinigtes Helium von 1,05 auf ca. 12,5 bar unter ständiger Abführung der entstehenden Kompressionswärme. Ölspuren werden im Kreislaufgas durch Coalescer-Filter und einen speziellen Öladsorber entfernt.
Expansion
Die eigentliche Kälteerzeugung findet durch zwei, in Reihe geschaltete, dynamisch gasgelagerte Expansionsturbinen statt, wobei ein Teil des Kreislaufgases arbeitsleistend entspannt wird. Im stationären Betrieb beträgt die Endtemperatur nach der zweiten Turbine ca. 12 K.
Bei Temperaturen unter 8 K wird ein Teil des Kreislaufgases durch ein Joule-Thomson-Ventil (JT) auf ca. 1,3 bar entspannt. Hierbei entsteht z.T. flüssiges Helium mit einer Temperatur von ca. 4,5 K. In der Transferleitung wird das 4,5 K kalte Helium vom Joule-Thomson-Ventil zum Flüssigheliumtank befördert.
Wärmetauscher
Das bei der Entspannung entstehende Helium-Kaltgas wird zusammen mit dem Niederdruckstrom aus den Turbinen im Gegenstromprinzip zur Abkühlung des warmen Gases verwendet und in einem ständigen Kreislauf geführt. Hierbei werden Aluminium-Plattenwärmetauscher eingesetzt.
Ausfrierreiniger
Um Verlegungen durch ausgefrorene Verunreinigungen im Prozess zu vermeiden, darf im Verflüssigungskreislauf nur Reinsthelium verwendet werden. Helium, welches in die Rückgewinnung geführt wird, ist jedoch mit Luft, Stickstoff oder anderen Gasen kontaminiert. Auch die Diffusion von Luft in verschiedenen Komponenten (Gasblase / Gasometer) wirken sich negativ auf die Gasqualität aus. In Heliumverflüssigern werden meist integrierte Reinigungsstraßen angestrebt, welche die Kälte aus dem Prozessgas verwenden. Dies hat zum Vorteil, dass keine zusätzlichen Betriebsmittel wie Flüssiger Stickstoff benötigt werden. Außerdem kann das verschmutzte Helium auf ca. 30 K abgekühlt werden, um Restverschmutzung auszufrieren.
Standard
Leistungsumfang
- Schraubenverdichter
- Gas Management System
- Oil Remover System
- Coldbox
- Reingaspuffer
- Schmutzgastrockner
- Steuerschrank und SCADA System
- Lagerbehälter für verflüssigte Gase
- Automatisches Abfüllsystem
- Hochdruckspeicher
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