Η πρώτη εμπορική γεννήτρια οξυγόνου εμφανίστηκε το 1903. Το 1908, η Camerin Onnes από τις Κάτω Χώρες προψύχθηκε ήλιο με υγρό υδρογόνο και επεκτάθηκε σε συνθήκες αδιαβασίας, μειώνοντας τη θερμοκρασία κάτω από 4,2K. Αποκτήστε υγρό ήλιο. το 1965, ο Neganov της Σοβιετικής Ένωσης και άλλοι εφηύραν ένα ψυγείο αραίωσης για να κάνουν τη θερμοκρασία να φτάσει τους 0,025K. από τη δεκαετία του 1970, οι άνθρωποι έχουν εφαρμόσει τεχνολογία ψύξης απομαγνητοφώνηση για να μειώσουν περαιτέρω τη θερμοκρασία ψύξης του εξοπλισμού.
Υγροποίηση αερίου Η υγροποίηση αερίου πραγματοποιείται με εξοπλισμό υγροποίησης ιστού με βάση τον κύκλο υγροποίησης. Οι κύριοι κύκλοι υγροποίησης είναι ο κύκλος υγροποίησης Linde και ο κύκλος υγροποίησης Claude.
(1) Κύκλος υγροποίησης linde: Ένας κύκλος που χρησιμοποιεί την επίδραση επιτάχυνσης μιας βαλβίδας γκαζιού για την υγροποίηση του αερίου πρώτης ύλης (Σχήμα 1). Το αέριο πρώτης ύλης της κανονικής πίεσης p1 και της κανονικής θερμοκρασίας T1 συμπιέζεται στον συμπιεστή από την κατάσταση 1 στην κατάσταση 2 και η αντίστοιχη πίεση είναι p2. Η θερμοκρασία μειώνεται σε κατάσταση 3 από τον εναλλάκτη θερμότητας και στη συνέχεια η πίεση μειώνεται από τη βαλβίδα γκαζιού και η επέκταση ισοεντάλπιου εκτελείται στην κατάσταση. 4. Αυτή τη στιγμή, μέρος του αερίου μετατρέπεται σε υγρό και απορρίπτεται από τη δεξαμενή υγρών. μέρος του αερίου που δεν έχει υγροποιηθεί ξαναζεσταθεί στην κατάσταση 1 του εναλλάκτη θερμότητας, σχηματίζοντας έτσι θερμικό κύκλο.
(2) Κύκλος υγροποίησης Claude: Ένας κύκλος που χρησιμοποιεί ισνετρόπη διατάκταση και ισεντχαλπική επέκταση σε συνδυασμό με ψύξη για την υγροποίηση του αερίου της πρώτης ύλης (Σχήμα 2). Το αέριο πρώτης ύλης της κανονικής πίεσης p1 και της κανονικής θερμοκρασίας T1 συμπιέζεται από την κατάσταση 1 στην κατάσταση 2 στην ενδιάμεση θερμοκρασία του συμπιεστή, η αντίστοιχη πίεση είναι p2 και η θερμοκρασία μειώνεται σε κατάσταση 3 από τον εναλλάκτη θερμότητας E1. Μετά από αυτό, το αέριο χωρίζεται σε δύο μέρη, ένα μέρος του αερίου συνεχίζει να διέρχεται από τους εναλλάκτες θερμότητας E2 και E3 και ψύχεται στις καταστάσεις 4 και 5 και στη συνέχεια διαστέλλεται για να δηλώσει 6 μέσω της βαλβίδας γκαζιού. Αυτή τη στιγμή, μέρος του αερίου μετατρέπεται σε υγρό και απορρίπτεται από το δοχείο υγρού. το ανεξερεύνητο τμήμα του αερίου ξαναζεσταθεί στο κράτος 8 στον εναλλάκτη θερμότητας E3 και στη συνέχεια συγχωνεύεται με ένα άλλο μέρος του αερίου που επεκτείνεται σε κατάσταση 8 στον διαστελλόμενο με μέτρια εντροπία και τελικά ανταλλάσσεται Οι θερμαντήρες E2 και E1 ξαναζεσταίνονται στην κατάσταση 1, σχηματίζοντας έτσι θερμοδυναμικό κύκλο. Άλλοι κύκλοι υγροποίησης που αναπτύσσονται σε αυτή τη βάση, όπως ο περιορισμός των κύκλων υγροποίησης με πρόσθετους κύκλους ψύξης (όπως κύκλοι προψύξης με αμμωνία ή υγρό άζωτο ή άλλες ψυχρές πηγές) ή ισντροπικοί κύκλοι υγροποίησης διαστολής, με εξωτερικούς κύκλους ψύξης (όπως ο εξωτερικός κύκλος ψύξης αζώτου) ισοντροπικός κύκλος υγροποίησης διαστολής, κύκλος ψύξης αναγεννητικού αερίου (βλ. κύκλο ψύξης ψυγείου) και κύκλο υγροποίησης ισντροπικής διαστολής πολλαπλών σταδίων.
Οι παραπάνω διάφοροι κύκλοι είναι ιδανικοί κύκλοι. Ωστόσο, σε πρακτικές εφαρμογές, η διαδικασία συμπίεσης του συμπιεστή δεν είναι ισοθερμική διαδικασία, ο εναλλάκτης θερμότητας έχει ανεπαρκή αναθέρμοση και απώλεια ψυχρής ικανότητας λόγω εξωτερικής εισβολής θερμότητας και ο διαστελλέας έχει αβιβατική απώλεια και μηχανική απώλεια, οπότε πρέπει να ληφθεί αποζημίωση στην πραγματική διαδικασία ψύξης. Μέτρα για την επίτευξη της ισορροπίας θερμότητας της διαδικασίας.
Διαχωρισμός αερίων Οι κοινώς χρησιμοποιούμενες αρχές διαχωρισμού ακατέργαστων αερίων περιλαμβάνουν βαθιά κρυογενή διόρθωση, βαθιά κρυογονική κλασματική συμπύκνωση και βαθιά κρυογενή προσρόφηση. (1)Βαθιά και χαμηλής θερμοκρασίας απόσταξη: πρώτα υγροποιούμε το αέριο πρώτης ύλης και στη συνέχεια διαχωρίζουμε τα συστατικά σύμφωνα με τη διαφορετική θερμοκρασία συμπύκνωσης (εξάτμισης) κάθε συστατικού, χρησιμοποιώντας την αρχή της διόρθωσης. Η διαδικασία διαχωρισμού πραγματοποιείται σε έναν βαθύ κρυογενικό πύργο διόρθωσης. Η μέθοδος αυτή είναι κατάλληλη για το ακατέργαστο αέριο με παρόμοια θερμοκρασία συμπύκνωσης των διαχωρισμένων συστατικών, όπως ο διαχωρισμός οξυγόνου και αζώτου από τον αέρα. (2)Βαθύς διαχωρισμός χαμηλής θερμοκρασίας: χρησιμοποιήστε τη διαφορά στη θερμοκρασία συμπύκνωσης κάθε συστατικού στο ακατέργαστο αέριο για να μειώσετε τη θερμοκρασία του ακατέργαστου αερίου στον εναλλάκτη θερμότητας, υγροποιώντας τα συστατικά ένα προς ένα από υψηλό σε χαμηλό, και διαχωρίστε το υγρό στο διαχωριστή. Η μέθοδος αυτή είναι κατάλληλη για το διαχωρισμό των ακατέργαστων αερίων, όπως το αέριο του φούρνου οπτανθρακοποίησης, όπου η θερμοκρασία συμπύκνωσης των διαχωρισμένων συστατικών είναι πολύ μακριά. (3)Βαθιά και χαμηλή προσρόφηση θερμοκρασίας: Η χρήση πορώδους στερεών προσροφητών έχει τα χαρακτηριστικά της επιλεκτικής προσρόφησης για να προσροφήσει ορισμένα συστατικά ακαθαρσίας σε βαθιές και χαμηλές θερμοκρασίες για να αποκτήσει καθαρά προϊόντα. Για παράδειγμα, ένα μοριακό προσροφητήρα κόσκινο χρησιμοποιείται για την προσρόφημα οξυγόνου και αζώτου από ακατέργαστο αργό σε θερμοκρασία υγρού αέρα για την απόκτηση εξευγενισμένου αργού.
Σύμφωνα με τις ανάγκες της διαδικασίας, μερικές φορές χρησιμοποιείται μόνο μία αρχή και μερικές φορές χρησιμοποιούνται ταυτόχρονα διάφορες αρχές.