تمييع الغازات
تستخدم عملية تمييع الغازات Liquification of gases بتبريدها إلى درجات منخفضة إما للحصول على سوائل تبريد وإما لتسهيل عملية خزنها ونقلها تحت الضغط الجوي إذ تؤدي عملية التمييع إلى إنقاص حجمها، ولقد دخلت عملية تمييع الغازات حيز التطبيق الصناعي منذ بداية القرن العشرين فتطوّرت صناعة جبارة وديناميكية، لها تقنياتها الخاصة، تقوم على الأسس التي وضعها كارل ليند وجون كلود Karl Lind and Jaun Claud.
تمييع الهواء: يُميَّع الهواء بوساطة الدارتين التاليتين:
أ ـ دارة ليند:Lind system وتتألف من دارة تبريد تقليدية إذ يُضغط الهواء الجوي إلى ضغط عال ثم يمرَّر على مجموعة من المبادِلات الحرارية (المبادل الحراري الأولي ـ المبخر في دارة التبريد ـ المبادل الحراري متعاكس الجريان) (الشكل ـ1) بحيث يجري تخفيض درجة حرارة الهواء إلى مستوى معين، وفي النهاية يتمدد في صمام خنق فتتابع درجة الهواء انخفاضها حتى تصل إلى درجة البرودة اللازمة لتمييعه (عن طريق الاستفادة من ظاهرة انخفاض درجة حرارة الغاز أثناء تمدده في صمام الخنق).
ب ـ دارة كلود: تعتمد دارة كلود claude system لتمييع الهواء (الشكل ـ2) في عملها على ظاهرة انخفاض درجة حرارة الغاز انخفاضاً كبيراً عند تمدده مع إنتاج عمل تمدد خارجي مفيد، حيث يكون الانخفاض في درجة الحرارة أكبر منه في حالة التمدد عبر صمام خنق.
في هذه العملية يتمدد جزء كبير من هواء الدارة في محرك (مُمدّد) يقوم بنقل الطاقة الناتجة عن عملية التمدد إلى الضاغط الذي يضغط الهواء الجوي الداخل إلى الدارة، ثم يمرر الهواء المضغوط عبر عدد من المبادِلات الحرارية يتم فيها تخفيض إضافي لدرجة حرارته قبل تمدده في صمام الخنق. وتمتاز هذه الدارة بأنها تعمل عند نسبة انضغاط أصغر منها في دارة ليند كما أن درجة حرارة الهواء قبل صمام الخنق تكون في دارة كلود أخفض منها قبل صمام الخنق في دارة ليند.
تمييع الهدروجين: في دارة تمييع الهدروجين يمَّرر الهدروجين ذو الضغط العالي (120 ضغط جوي ودرجة حرارة 300 كالفن) القادم من الضاغط عبر مجموعة من المبادلات الحرارية حيث يبرَّد فيها. ويستخدم في بعضها الآزوت السائل للقيام بعملية التبريد، ومن ثم يتمدد الهيدروجين عبر صمام الخنق حتى ضغط أعلى بقليل من الضغط الجوي مما يؤدي إلى تمييعه بدرجة حرارة تعادل 4ر20 كالفن (252.75-درجة مئوية)
تمييع الهليوم: يستخدم كل من بخار الهدروجين والهدروجين السائل في حالة الغليان في دارة تمييع الهليوم (الشكل ـ3)، حيث يمرر جزء من غاز الهليوم المضغوط (القادم من الضاغط بدرجة حرارة 300 كالفن وبضغط 20 ضغط جوي) عبر مبادل حراري حيث يبرَّد فيه بوساطة غاز الهليوم القادم من خزان تجميع الهليوم السائل (المميّع) ويمرر الجزء المتبقي من الهليوم المضغوط إلى مبادل حراري ثان حيث يبرَّد فيه بوساطة الهدروجين السائل في حالة الغليان (بدرجة حرارة تعادل 14 كالفن) تحت ضغط أصغر من الضغط الجوي، ثم يندمج التياران ليمرا معاً في مبادل حراري آخر وذلك قبل أن يتمدد تيار الهليوم في صمام الخنق حيث يتم تمييعه بدرجة حرارة تقارب4.2كالفن (268.95-درجة مئوية).