DE1426955A1

DE1426955A1 - Leistungs-Kuehlsystem

Info

Publication number: DE1426955A1
Application number: DE19641426955
Authority: DE
Inventors: James Kemble La Fleur
Original assignee: La Fleur Corp
Current assignee: La Fleur Corp
Priority date: 1964-05-04
Filing date: 1964-06-22
Publication date: 1969-05-22
Also published as: GB1038575A; CH513377A; BE647468A; LU46028A1

Description

Commerzbank Aktien - Gesellschaft Patentanwalt

Οβρ,-Κββββ Wandsbek, 2*58226 · 2 Hamburg 70, 19. Q. 1964

Postscheckkonto: Hamburg 2250 58 DID! ■ IΠ Cl H §θΐϊ£Ι6Ϊ6Γ ZieaenlSstraBe β

Telegram'mrAdretse: PATENTIWE K ■ β" " Fernruf: β 52 SS 5ft - -

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JAiIES EHvIBLE LA E¹IETJE,

900 Strand, HEKvICSA B3AGH, California, U. 3. A.

Leistungs-Kühlsysteu

Die Erfindung bezieht sich auf ein neues geschlossenes Leistungs-Kühlsystera und auf Verfahren au seiner Anwendung, in velcherj. System ein Gas das gemeinsame Arbeitsmittel sowohl des Leistungskreises als auch des Kühlkreises ist, diese Kreise sind also untereinander verbunden, so daß das gemeinsame Arbeitsmittel zwischen beiden Kreisen zirkuliert. Die Erfindung kann alternativ als ein System betrachtet v/er'len, das einen geschlossenen uasturbinenkreis enthj.lt, mit den ein geschlossener Kühlkreis verbunden ist, der einen Teil des gemeinsamen Arbeitsmittels dem Leistungskreis entniaitt und ihm wieder zufährt. Weitere neue Merkmale der Erfindung sind der Gel. rauch ein as _: ;emeinsafaen Kompressors für den Leistungs- und den Kühlkreis, die Verwendung einer heißen Turbine im Leistungskreis und einer kalten Turbine im Kühlkreis, wobei beide Turbinen dem .^eBeinsaüien Kompressor Energie zuführen, der Leilo Kreise :\es Systeme, mit koiapriaiertem Ar;>eibsgas versorgt, die Verwendung eines Arbeitsmittels rr.it oinc.'i kritischen Punkt unterhalb der Tiefsttemperatur (ccyopenic-Tem .erat';:c) , die durch eine solche Kühlung er-.L"^ cht wird uno 'lie Erzielvii: ■ von solchen Temperaturen bis

mg von Rank ine unter Aj rwendung einer einzigen

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Expansion des Kühl-Arbeitsmittels, das durch beide Kreise hindurch ein u-as bleibt und die Bev/ir]r:raf; einer soIcIlen Einzel -Ex:ausion über eines schmalen, kritischen DruckverhJ.ltnis, das fiicriiaale Lr-eis\7xrksamkeit zu erzielen gestattet,

.Die Erfindern- ist besonders anv/endbar bei der Verflüssigung von Luft und anderen (rasen v?ie Helium und Wasserstoff, v/elciie ΰ-ase selir niedrige kritische Punkte haben, und sie ist ferner vorteilhaft anwendbar in einem System zur Erzielung starker Wärmeübertragungen bei Tiefsttemperaturen. Die Erfindung hat sich als besonders geeignet erwiesen zur wirtschaftlichen Verflüssigung vielez- Tonnen Luft pro Tap» JJie ü-rundelemente des Systems nach der Erfindimg sind in der folgenden Reihenfolge im Leistungskreis: das Starten mit einen Kompressor für ein £rasfc"x\?j_ges ärbeitsiaittel, dieses !wiittel fließt vom Kotrpi'essor- durch einen heißen Regenerator Eur Abgabe von Wärme an das Mittel, durch einen Erhitzer oder Ofen zur weiteren Erhitzung des Mittels, durch eine heiße Leistungsturbine, in welcher das Mittel ejcpandiert, wieder durch den heißen Hegenex'ator zur Wärmeentnah^ie vom Kittel und dann durch eine ifäruiesinkstelle, um das Llittel auf die Umgebungstemperatur zu bringen, wobei i>.i Leistungskreis geeignete Leitungen zur Verkettung solcher Elemente vorhanden sind und geeignete Verbindungsmittel, so da3 die heiße Turbine Energie zua Kompressor liefert j und die Grimdelemente sind in der folgenden Reihenfolge im Kühlkreis; das-Starten mit dem gleichen, obenerwähnten Kompressor, von dem etwas Arbeitsmittel vom Leistungskreis entnommen wird und zu

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einer Wärmesinkstelle gelangt, um das Arbeitsmittel auf die Umgebung st emp ex-at ur zu bringen, dann zu einem und durch einen kalten Regenerator zur Entfernung: von Wärtie aus dem Mittal, alsdann zu einer und durch eine kalte Turbine zur Expansion des Mittels und weiteren Herabsetzung der Temperatur, ferner zu einer und durch eine J/äraequelle, die Kühl belastung, etund dann zurück durch den kalten Regenerator zum gemeinsamen Kompressor für den Leistungs— und den Kühlkreis, wobei der Kühlkreis geeignete Leitungen besitzt zur Verbindung solcher Elemente des Kühlkreises in solcher Reihenfolge sowie geeignete Verbindungsmittel, so/ daß die kalte Turbine Energie zum Kompressor liefert.

über die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Verflüssigung von Luft ist zusammenfassend berichtet worden von Russell B. Scott in seinem Buch "Cryogenic Engineering", veröffentlicht durch D.van ITostrand Comp., Inc», Princetown, New Yersey, 1959.

Der frühzeitige Hampson Luftverflüssiger war eine einfache Vorrichtung, in der Luft komprimiert wurde auf ihren stati-

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sehen Druck zwischen 141 kg/cm und 211 kg/cm , dann auf die Umgebungstemperatur abgekühlt und gereinigt wurde, durch einen Gegenstroai-Wärmeaustauscher trat und in eine Kammer bei Atmosphärendruck expandierte, um die benötigte Kühlung durch den Joule-Thomson-Effekt zu erzielen, dann den Wärmeaustauscher passierte zur Kühlung der eintretenden Luft und

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zurück zum Kompressor gelangte, um wiederum komprimiert zu werden und umzulaufen "bis Verflüssigung in der Expansionskammer eintrat. Der wesentliche Nachteil des Hampson-Prozesses liegt in der Notwendigkeit, diese hohen Drucke und Druckverhältnisse anzuwenden, was schwere und kostspielige. Kompressiorisvorrichtungen zur Folge hat-.

Die meisten auf diesem Gebiet durch Linde, Claude und andere erzielten Fortschritte waren die Herabsetzung der erforderlichen Drucke. Dies ist erzielt worden durch die Verwendung von Zusatz- ader Vorkühl systemen zur Herabsetzung der Lufttemperatur vor ihrem Eintritt in den Kompressor und bevor sie eintritt in den Gegenstrom-Wärmeaustauscher mit den ausfließenden, nicht verflüssigten Luftkomponenten und ferner durch die Anwendung mehrstufiger Expansionen wie beim Linde-Verfahren und durch die Benutzung von Verflüssigerkaskaden mit je einem anderen Kühlmittel, wie in dem von Keesom vorgeschlagenen Kaskaden-Luftverflüssiger. Die Anwendung von Expansionsmaschinen anbelle von Expansionsventilen hat zu höherer Wirksamkeit in der Verflüssigung von Luft beigetragen. Alle derartigen verbesserten Systeme haben zur Kompliziertheit beigetragen gegenüber dem einfachen Verfahren und der einfachen Anlage des Originalsystems von Hampson.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein Tiefsttemperatur-Kühlverfahren und eine Vorrichtung zu seiner Anwendung zu

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schaffen, welche eine große Wärmekapazität hat und so einfach ist wie ein einzelner Expansionsschritt mit einem kleinen Druckverhältnis im Vergleich mit bekannten Anordnungen.

Die Einfachheit des Hampson-Systems war teilweise wieder aufgenommen in den Kreisläufen von Claude und Kapiza durch die Verwendung von Expansionsmaschinen anstelle des Jou3 e-Thomson-Effektes. Jedoch waren es durchweg offene Systeme, Systeme, etin denen das Arbeite- oder Kühlmittel das zu verflüssigende Gas, Luft, war. Dies ist ein Nachteil, weil sich Verunreinigungen zwischen der Luft und der Maschinenanlage bewegen, und Luft ist für die eigene Verflüssigung nicht das beste Kühlmittel.

Ein geschlossenes Kühlsystem zur Verflüssigung von Gasen hat viele Vorteile, wie die Freiheit von atmosphärischer Verunreinigung und eine beliebige Wahl der statischen Drucke und der Dichte des Arbeitsmittels, der Wärmeübertragungseigenschaften und der Siedepunkte oder der kritischen Temperaturen. In einem geschlossenen Kühlsystem ist man nicht belastet mit den Eigenschaften des zu verflüssigenden Gases bei der Bestimmung des Arbeitsmittels für das System, wenn nur das Mittel fähig ist, den gewünschten Kühleffekt zu erzielen.

Das Philips-Xühlverfahren mit einem geschlossenen Kreis unter Verwendung eines Regenerators und eines Expanders ist ausge-

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übt worden durch die Benutzung einer Kolbenmaschinenaiilage. Da Kolbenmaschinen für ausgedehnte Anlagen nicht geeignet sind, wurden die Vorteile des Philips-Verfahrens niemals verwirklicht bei der Gasverflüssigung in großem Maßstab, wo die Anwendung eines Systems mit konstantem Volumen und konstantem Druckverhäünis erwünscht ist. Demgegenüber ist es mit dex· Erfindung möglich, das Verfahren bei konstantem Volumen und unter konstantem Temperatur- und Druckverhältriissen durchzuführen. Eine Beschreibung des Philips-Verfahrens findet sich im "Handbuch der Physik, Kältephysik I", Springer· Verlag 1956 und in der amerikanischen Patentschrift 2 .934-vom 3. Mai 1960.

Ein besonderes Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eines einfachen geschlossenen Kühlkreislaufes, der vorzugsweise für die Verflüssigung von Luft geeignet ist und bei dem als Arbeitsmittel eines der gasförmigen Elemente mit einer kritischen Temperatur unterhalb der ete^? zu verflüssigenden Luftkomponenten, so daß ein Arbeiten bei Atmosphärendruck oder in seiner Hähe möglich ist. Wenn somit Sauerstoff und Argon zu verflüssigen sind, kann Stickstoff als Kühl-Arbeitsmittel benutzt werden. Wenn Stickstoff zu verflüssigen ist, würden entweder Neon, Deuterium, Y/asserstoff oder Helium oder Kombinationen dieser Gase benutzt werden. Ferner ist es, im Hinblick auf die Verwendung eines Kühlmittels mit einer kritischen Temperatur unterhalb der der zu verflüssigenden Gase,-möglich, den Kühlkreislauf so zu betreiben,

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daß das Arbeitsmittel im ganzen Kreislauf oberhalb seines Kondensationspunktes bleibt und die Erfindung zielt auf eine solche Arbeitsweise ab.

Ferner haben Wasserstoff und Helium die niedrigsten Siedepunkte der Tiefsttemperatur-Gase. Andere erwünschte Merkmale der Verwendung dieser Gase sind ihr größerer Wärmeinhalt und ihre höheren Wärmeübertragungskoeffizienten verglichen mit Luft. Die spezifische Wärme von Helium ist etwa 5-mal und- die des Wasserstoffes etewa 13-mal der der Luft. So können mit einem geschlossenen Kreislauf, der entweder Helium oder Wasserstoff als Arbeitsflüssigkeit benutzt, im Vergleich mit der Verwendung von Luft als Arbeitsmittel, wesentliche Einsparungen bei der Ausrüstung erzielt werden. Die Benutzung von Helium oder Wasserstoff als Arbeitsmittel und die Verflüssigung von Luft bei Atmosphärendruck, im Vergleich mit der Verwendung von Kühlmitteln, welche die Verflüssigung bei erhöhten Drucken erzielen lassen, bewirken eine beträchtliche Einsparung an Anlage- und Betriebskosten.

Wenn man den geschlossenen, eines der vorgeschriebenen Gase verwendenden Kreislauf annimmt und von den Beschränkungen abgeht, die sich durch die Benutzung des zu verflüssigenden Gases als Arbeitsmittel ergeben, wie bei bekannten Anordnungei dargetan wurde, kann man das Verfahren nach der Erfindung mit höchstmöglicher Wirksamkeit durchführen, jedenfalls mit wesentlich höherer Wirksamkeit als bei den bekannten Verfahren.

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Für ausgedehnte Kühlbelastungen, wie etwa die Verflüssigung von vielen Tonnen Luft pro Tag, hat sich gezeigt, daß Kompressoren und Expander vom Turbinentyp die geringsten Kosten pro PS-Stunde verursachen. Turbinen sind ferner besonders geeignet, große Gasmengen mit geringen Druckdifferenzen zubewegen. Schließlich ist die Gasturbine eine günstige Energiequelle in dem Bereich der für solche Kühlleistungen benötigten Energie.

Wenn in einem einzelnen Expansionskühlkreislauf die tiefste Temperatur auf immer niedrigere Temperaturen herabgesetzt wird, muß notwendigerweise die Wirksamkeit des- kalten Regenerators auf immer höhere Werte gebracht werden, um.den Kreis überhaupt arbeiten zu lassen. Wenn z.B. die erforderliche niedrigste Temperatur etwa in der Größenordnung von 0° Fahrenheit liegt, würde wahrscheinlich kein kalter Regenerator benutzt werden. Mit niedriger werdender Temperatur wachst die Notwendigkeit wirksamer Regeneration. Da die bei Anordnungen nach der Erfindung -zu erreichenden Temperaturen wenigstens etwa der von flüssigem Stickstoff sind, kälter oder weniger als 140 R, ist es notwendig, daß der Wirkungs-' grad des kalten Regenerators etwa 99 % für das System beträgt, um unabhängig von den anderen Komponenten des Wirkungsgrades 140⁰R zu erreichen und bei dieser Temperatur wirksam zu arbeiten. Für die Verflüssigung-von Luft und bei Benutzung von Helium als Kühlmittel müßte der Wirkungsgrad des kalten Regenerators oberhalb von 97 % liegen, um oberhalb der Verluste liegende Kühlleistungen zu erzielen. Wenn

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Methan mit Stickstoff als Kühlmittel verflüssigt wird, kann der Wirkungsgrad des kalten Regenerators so niedrig wie 95 % sein, aber dies ist die untere Grenze für das Arbeiten im Tiefsttemperatur-Bereich. Innerhalb annehmbarer Grenzen des Kaltregenerator-Wirkungsgrades für eine gegebene Temperatur gibt es eine ausreichende Freiheit in der Wahl, die allein auf wirtschaftlichen Gründen beruht. Jedoch ist es zur Herabminderung auf Entropiezunahme auf der Kühlseite des Systems und wegen des für den kalten Regenerator aus anderen oben erwähnten Erwägungen erforderlichen äußerst hohen Wirkungsgrades notwendig, die anderen Komponenten des Systems als den kalten Regenerator wentweder äußerst wirksam zu machen oder sonst ihre Wirkung auf den Gesamtkreislauf zu vermindern. Da die erste die Entropie-Zunahme im System beeinflussende Komponente, abgesehen vom kalten Regenerator, die Expansionsturbine, die kalte Trubine, ist und da Wirkungsgrade der Expansionsturbine höher als 99 % in praktischen Anlagen wahrscheinlich nicht erreichbar sind, ist der einzige Weg zur Verminderung der Wirkung der Entropiezunahme in der Expander-Turbine die Herabsetzung des Druckverhältnisses auf den Punkt, an dem die Entropie-Zunahme der Turbine wenigstens nicht unverhältnismäßig ist verglichen mit dem kalten Regenerator. Das Ergebnis ist wie dargelegt - ein ziemlich niedriges Druckverhältnis für die Expander-Turbine. Innerhalb des annehmbaren Bereiches niedriger Druckverhältnisse im Gebiet der Niedrigtemperatur-Kühlung, die ein wesentliches Ziel der Erfindung ist, ergibt

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sich jedoch., da die zu erreichende Kühltemperatur gegen absolut ITuIl erniedrigt wird, eine kleine Zunahme in den Druckverhältnissen für optimalen Betrieb. Bei Betrachtung des Systems als ein Ganzes, einschljäälich der heißen Seite, der Energieseite, ist es notwendig, daß die kalte Seite den Aufbau des Systems kontrolliert, da die Kosten für die Erzeugung der Kälte in Ausdrücken der Unwirksamkeit so viel größer sind als die Erzeugung von Wellenpferdestärken von der heißen Seite des Systems. Da dies so ist, muß der Wirfekungsgrad des heißen Regenerators höher sein als es normalerweise wirtschaftlich durchführbar wäre in einem Energie erzeugenden G-asturbinenkreislauf. Während der Wirkungsgrad des heißen Regenerators niedriger sein kann als der des kalten Regenerators, weil Verluste leicht durch Lieferung von mehr Wärme zum Energiekreislauf ausgeglichen werden können, muß der Druckabfall in der heißen Schleife, den Energiekreislauf, im wesentlichen dem der kalten Schleife entsprechen. Nach diesen Überlegungen liegt der Wirkungsgrad des heißen Regenerators über 90 % und vorzugsweise wesentlich höher.

In einem Kühlkreislauf, der eine Kompressorturbine, Regenerator und einen Expander etwa eine Expansionsturbine und eine Belastung durch Verflüssigung enthält, können daher gewisse Betriebsbedingungen vorausgesetzt werden, wie die Art des im System zu verwendenden Gases, die Umgebungstem-

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peratur für das komprimierte Arbeitsgas, das in den Regenerator eintritt, die Regenerator-Leistung, der Wirkungsgrad des Kompressors, der Wirkungsgrad des· Nachkühlers und der des Expanders. Diese Voraussetzungen sind solche, die den benutzten Maschinen und Anordnungen innewohnen und können im voraus bekannt sein. Solche Voraussetzungen schließen die gewünschte Temperatur des Arbeitsgases ein, das die Kühlbelastung verläßt. Aus der Umgebungstemperatur und der Ausgangstemperatur der Kühlbelastung sowie der Leistung^ des Regenerators können die Expandereürgangs- und -ausgangstemperaturen berechnet werden. Diese Werte können benutzt werden zur Berechnung der wirklichen Wärme, die von der Belastung pro Einheit des Arbeitsmittels gepumpt wird. Diese Werte können auch verwendet werden zur Berechnung der Kurven des wirklichen Temperatur-Enitropie-Diagrammes. Die vorhandenen Bedingungen können nit den Bedingungen des idealen Carnot¹sehen Kreisprozesses verglichen werden durch Extrapolieren des Diagrammes zum Garnot-Diagramm und seinen Bedingungen. Dieser Vergleich ergibt einen Leistungsindex. Dieser Index ist die Wärme, welche von der Quelle niedriger Temperatur durch den wirklichen Kreislauf der Anordnung, die Kühlbelastung, gepumpt oder übertragen wird, geteilt durch die Wärme, welche durch den idealen, vom wirklichen Kreislauf extrapolierten Carnot'sehen Kreisprozess übertragen würde. Ferner können durch Annahme verschiedener wirklicher Druckverhältnisse für den Kühlkreislauf bei konstanten anderen Bedingungen verschiedene Leistungsindizes erhalten werden.

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Diese Index-Werte können gegen die verschiedenen Druckverhältnisse aufgetragen werden, um eine Leistungskurve zu erhalten, welche das optimale Druckverhältnis anzeigt. Es können solche Leistungskurven ferner konstruiert werden für verschiedene Arbeitsmittel wie Stickstoff, Neon, Helium und Wasserstoff, "bei verschiedenen Kühltemperaturen bzw. Gefrierpunkten. Die Anmelderin hat gefunden, daß es für alle diese Gase als Arbeitsmittel eine Begrenzung gibt, die einen optimalen Druckverhältnis-Bereich bestimmt für einen Kreislauf oder ein System mit befriedigender Leistung. Verknüpft mit dieser befriedigenden Leistung ist vom technischen Standpunkt- und vom Kostenstandpunkt das Erfordernis hoher regenerierender Wirkung und eines hohen Expander-Wirkungsgrades ebenso wie hoher Wirkungsgrade der anderen Wärmeübertragungsmittel im Kreislauf. Diese Abgrenzungen des Bereiches optimalen Druckverhältnisses für befriedigende

Leistung schließen die erforderlichen Apparate-Wirkungsgrade ein. Die Werte dieser Wirkungsgrade sind oben erörtert worden.

Das optimale Druckverhältnis ist rtfenes, das die höchste, die maximale (M) Leistungszahl hat (Gipfel der Leistungskurve). Die Anmelderin hat gefunden, daß bei Verwendung von Stickstoff oder insbesondere Neon, Deuterium, Wasserstoff oder . Helium als Gas oder von Kombinationen solcher Gase als Arbeitsmittel, als Kühlmittel, der Bereich der Veränderung der Leistungsindizies, &,h. die Grenzen der Variation des

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Druckverhältnisses, sind: (a) die untere Druckverhältnisgrenze ist gleich dem optimalen Druckverhältniswert plus eins geteilt durch zwei und (b) die obere Druckverhältnisgrenze ist gleich zweimal dem optimalen Druckverhältniswert weniger eins. Wenn man den optimalen Druckverhältnis»wert als M "bezeichnet, dann sind also die Grenzen: (M+1)/2 und 2 M - 1. Die Anwendung von Verhältnissen außerhalb dieses Bereiches führt zur Unwirtschaftlichkeit oder Unmöglichkeit, mit den Vorrichtungen und Verfahren nach der Erfindung nützliche Arbeit zu leisten in dem für die Verflüssigung von Luft und ihrer Komponenten erforderlichen Temperaturbereich und mit solchen Kühlmitteln durch einen einzigen Expansionsschritt des Kühlmittels und für eine Verflüssigung bei im wesentlichen atmosphärischem Druck. Für die Verflüssigung von Helium durch die Verwendung von Helium als Kühlmittel, muß das zu verflüssigende Helium auf einem Druck oberhalb des Atmosphärendruckes gehalten werden, aber der benötigte Kühleffekt kann durch eine einzige Expansion des Kühlmittels erreicht werden. Die Grenzen der Variation des Druckverhältnisses, die oben dargelegt wurden, sind unabhängig vom absoluten Druck, bei dem ein Kreislauf oder System arbeitet.

Wenn die Ausgangstemperatur des Kühlmittels von der Kühlbelastung erniedrigt wird, fällt die Temperatur über der Belastung und der Expander wird kleiner und solche Abnahmen sind exponentielle Funktionen der Expandereinigangstemperatur. Dies bedeutet, daß bei Annäherung an den absoluten

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Hullpurkfcdie Druck- und Temperaturverhältnisse, Expandereingang zu Expanderausgang, klein werden wie oben dargelegt und im Vergleich zur bisherigen Praxis. Um eine Expander-Ausgangstemperatur von 128⁰R und eine Ausgangstemperatur von 139°R am Belastungsausgang zu erhalten, muß bei Benutkzung von Helium im Rahmen der Erfindung ein System und ein optimales Druckverhältnis von etwa 1,5 erzielt werden. Wenn gasförmiges Helium verwendet wird zur Verflüssigung von Wasserstoff, ist das benötigte Teiaperaturverhältnis noch erreichbar, da die Siedepunkte sich, um 29° unterscheiden, und das Verfahren nach der Erfindung arbeitet bei einem gegenüber diesen Temperaturen viel kleineren Temperaturverhältnis. Ein Druckverhältnis von etwa 2_T4 würde bei gleichem Wirkungsgrad der Anlage ausreichend sein. Sicherlich sollte beim Verfahren nach der Erfindung und bei vernünftigen Wirkungsgraden das optimale Druckverhältnis mit Helium für die Verflüssigung von Wasserstoff weniger als 2,5 betragen. Im ganzen Tiefsttemperatur-Bereich von 220⁰R bis 18°R sollte das optimale Druckverhältnis zwischen 1,25 und. 3,0 liegen, d.h. bei vernünftigen Wirkungsgraden der Anlage und bei der erfindungsgemäßen Anwendung von Helium, Wasserstoff, Deuterium öder Neon als Arbeitsmittel in ühirbinenanordnu-ngen. Wenn Stickstoff als Kühlmittel bis herab zu 220° benutzt würde, würde das optimale Druckverhältnis bis 2,425 steigen. Die Erfindung schafft eine Anlage und ein Verfahren zu ihrer Anwendung, bei welchem Kühlung in einem solchen Tiefsttemperatur-Bereich erzielbar ist mit derartigen Druckverhältnissen unter Verwendung derartiger Gase, in Turbinenanordnungen.

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Wenn der Wert des Druckverhältnisses wesentlich über den obigen Druckbereich der Anordnung hinein erhöht wird, steigen die Kompressor-Verluste und vermindern den Wirkungsgrad und wenn das Verhältnis bis etwas unterhalb des Bereiches vermindert wird, steigen die parasitären Verluste wie Strahlung und Rohr-Verlusthöhe. Me Anmelderin hat gefunden, daß außereüialb des obenerwähnten Bereiches solche Verluste untragbar werden. Die Erfindung bezieht sich demgemäß auf den Aufbau und den Betrieb eines geschlossenen Kreislaufsystems konstanten Volumens für Tiefsttemperatur-Kühlung unter Verwendung solcher Kühl-Arbeitsgase und Druckverhältnisbereiche.

Zusammenfassend ist es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen zur Erzielung von Tiefst-Kühltemperaturen mittels eines geschlossenen Systems, das bei konstantem Volumen, bei konstanter niedriger Temperatur und in Bereichen so niedriger Druck-Ausdehnungsverhältnissen sowie bei niedrigem statischen Druck arbeitet.

Ferner zielt die Erfindung darauf ab, ein solches System mit einem einzigen Expander oder einem einzigen Expansionsschritt zu betrieiben. Insbesondere wird nach der Erfindung ein solches geschlossenes System bei Druckverhältnissen zwisschen 1,15 und 3i35 betrieben. Ein anderes besonderes Ziel der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb bei statischen Drucken unterhalb von 35 kg/cm , IiQ solches System nach der Erfindung kann zur Verflüssigkung von Komponente*! der Luft betrieben werden unter Verwendung von

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Helium, Wasserstoff, Deuterium oder Neon als Kühlarbeitsmittel und insbesondere unter Verwendung entweder von Helium oder Wasserstoff, jenen Elementen, die nur K-Schalen-Elektronen haben, da sie die besten spezifischen Wärmekoeffizienten und die niedrigsten kritischen Temperaturen haben. Ferner ist es ein besonderer Vorteil der Erfindung, daß eine solche Luftverflüssigung und-trennung bei Atmosphärendruck ausgeführt werden kann.

Die Einführung des obenerwähnten Druckverhältnis-Bereiches für die Expansionsturbine in einen Kühlkreislauf bestimmt das Expansionsverhältnis für eine Kompressor-Turbine in einem solchen Kreislauf. Auch ist, wenn der Kompressor durch eine Gasturbine angetrieben wird, und wenn alle drei, nämlich die Gasturbine, der Kompressor und der Expander dasselbe Arbeitsgas in einem einzigen geschlossenen System benutzen_T das Expansionsverhältnis der Antriebs turbine das gleiche wie beim Kompressor und dem Expander, abgesehen von kleinen Unterschieden infolge der Differenzen in den parasitären Verlusten der beiden Kreisläufe, des Energiekreislaufes und des Kühlkreislaufes. Ferner erfordern - wie vorstehend erläutert" wurde - die als notwendig gefundenen Wirkungsgrade des kalten Regenerators, dass der Regenerator im Energiekreislauf einen hohen Wirkungsgrad hat. Diese Gleichartigkeit der Druckver- hältnisse und der Regenerator-Wirkungsgrade durch einj^ Leistungs-Kühlsystem hindurch, ist ein weiteres Ziel der Erfindung .

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Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, eine Gasturbine als eine Energiequelle für die Kühlbelastung zu betreiben, und zwar bei derartigen optimalen Druckverhältnissen. Ferner bedeutet eine solche Parallelanwendung optimaler Betriebsbedingungen, daß die beiden Systeme, Energie und Kühlung, in einem einzigen System zusammengefaßt sein können, das ein Arbeitsmittel gemeinsam benutzt und einen gemeinsamen Kompressor mit einer Kraftturbine, einer Expansionsturbine und einer Kompressor-Turbine, die alle auf einer gemeinsamen Welle montiert sind für den Energieaustausch zwischen den Turbinen. So schafft die Erfindung ein Külil-Leistungssystem, in welchem ein gemeinsames Gararbeitsmittel zirkuliert und wobei ein direkter Energieaustausch möglich ist.

Die obenerwähnten Nachteile der bekannten Anordnungen werden beseitigt und die vorerwähnten Ziele erreicht durch eine geeignete Ausrüstung, in der - kurz gesagt - geschlossene Gasturbinen und Kühlkreise mit einer gemeinsamen Kompressorturbine betrieben werden, welche direkt mit einer Kraftturbine und einer Kühl-E^xpansionsturbine verbunden ist und ein gemeinsames Arbeitsgas enthält, wobei solche Kreisläufe bei konstantem Volumen und mit den oben beschriebenen Druclcverhältnissen betrieben werden.

Ein derartiges, oben kurz beschriebenes System ist schemabisch in der anliegenden Zeichn^nung dargestellt.

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Für die Zwecke der nachfolgenden Beschreibung und als Beispiel wird ein System beschrieben, das Helium als Ax¹-oeitsgas für den Energie- und den Kühlkreislauf verwendet. Die nachstehend angegebenen Temperaturen und Drucke sind Beispiele und innerhalb der oben angegebenen Grenzen veränderbar. Alle Drucke sind in kg/cm absolut und alle Temperaturen in Rankine (⁰R)-Graden angegeben. Angenommen, daß das ganze Leistungs- und Kühlsystem für eine genügende Zeit im Betrieb war, um die beabsichtigten Betriebsbedingungen für Temperatur und Druck zu erreichen, dann tritt Helium in

eine Kompressorturbine 10 bei einem Druck von 137 kg/cm und einer Umgebungstemperatur von 530° ein. Helium strömt

von der Hochdruckseite des Kompressors aus bei 18,75 kg/cm und 618°.

Der Fluß von der Kompressorausgangsleitung 11 wird in zwei Strömungen der Hochdruckseite unterteilt, nämlich in eine Energie-Strömung, die durch einen Zweig 12, die Energie-Schleife, fließt und in eine Kmihl-Strömung, welche durch . einen anderen Zweig 15, die Kühlschleife, fliöBt. Die Hoch— £druckseite der Energieströmung, die heiße Strömung, tritt zuerst durch eine Seite eines Regenerators 14, des Energie-Regenerators oder heißen Regenerators, wo sie auf 14-93° erhitzt wird. Vom Regenerator tritt die Energie-Strömung der Hochdruckseite durch das Wärmeaustausch-Schlangeiirohr einer Verbrennungskammer, welche zur Erhitzung des Gases auf 1660° dient. Irgendwelche geeigneten Brennstoffe oder Wärme-

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quellen, wie das Schlangenrohr 16, können verwendet werden. Die zugeführte Energie-Strömung treibt eine heiße Turbine 17 an, welche einen großen Teil der Energie für den Kompressor 10 liefert. Das Gas expandiert und kühlt in der Turbine, der Druck fällt auf 15,5 kg/cm² und die Temperatur auf 1498° und dann tritt das Gas durch die andere Seite, die Niederä:- druckseite, des heißen Regenerators 14, wo es gekühlt wird während es die Energie-Strömung der Hochdruckseite im Gegenstrom erwärmt annähernd bis auf die Kompressor-Ausströmungs-Temperatur. Da dies im allgemeinen "Regeneration" des Gases oder des Arbeitsmittels genannt wird,.¹ werden hier die Ausdrücke "Generation" und "Degeneration" verwendet, um den Wärmegewinn bzw. Wärmeverlust in einem Regenerator anzugeben.

Schließlich strömt das Gas durch einen Vorkühler 18, von dem es zum Kompressor 10 zurückgeführt wird. Der Vorkgühler kann wasser- oder luftgekühlt sein und dient als Wärmesinkstelle für den Energiekreislauf, um das Arbeitsmittel auf die Umgebunstemperatur zu bringen. Der vorstehend beschriebene Kreis bildet den Energiekreislauf des Systems.

In der Zeichnung sind die Linien dex Hochdruckseite stärker ausgezogen als die Linien der Niederdruckseite.

Die Kälte- oder Kühlungsströmung, welche durch die Leitung 15 fließt, tritt zuerst durch eine Wärmesinkstelle 19, den , v/o sie auf 530°, die Umgebungstemperatur, ge-

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kühlt wird, während der Druckabfall gering, nämlich etwa

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0,35 kg/cm ist. Die Strömung passiert dann einen Regenrator 20, den kalten Regenerator, wo sie gekühlt oder "degeneriert" wird auf 141°. Das aus dem Regenerator austretende Gas treibt eine Irbine 21, die kalte Turbine genannt, an, in der das Gas expandiert mit einem Temperatur abfall auf 128°. Die kalte Turbine 21 dient als eine Energiequelle für einen Generator 22 der mit ihr durch eine Welle 23 verbunden ist. Die gekühlte Niederdruck-Strömung aus Helium tritt dann durch ein Wärmeaustauscher-Schlangenrohr 24 oder andere Leitungen mit hoher Wärmeleitfähigkeit, die als Kühlbelastung für das System und den Kreislauf wirken. Von dem. Belastungsschlangenrohr 24 kehrt das Niederdruck-Helium zum kalten Regenerator 20 zurück, wo es zur Kühlung des Heliums der Hochdruckseite dient. Das Helium vervollständigt dann seine Kühlschleife indem es zum Kompressor zurückkehrt bei Umge-

bungstemperatur und einem Eingangsdruck von 12,7 kg/cm .

Der Stoff, der Wärme an die Kühlbelastung abgibt, tritt durch ein Schlangenrohr 26 im Wärmeaustausch mit der Kühlschlange 24-, die mit dem Schlangenrohr 26 einen Wärmeaustauscher bildet. Dieser zu kühlende Stoff kann ein Gas etwa zu verflüs- " sigende Luft und seine durch Rektifizierung abgetrennten Komponenten sein. Ein solches Kältegas wird im Gegenstrom zum I¹IuB des Kühlheliums bewegt. Dies ist ein wichtiger Aspekt für die Benutzung eines geschlossenen Kreises, daß für die Verflüssigung und .Trennung von Gaskomponenten beide Flüsse im Gegenstrom-Wärmeaustausch sind.

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Anfangs, bei Inbetriebsetzung des Systems wird ein Elektromotor 34- oder eine andere äußere Kraftquelle verwendet, um den Kompressor und die anderen Turbinen zu drehen, bis sich das System selbst erhält. Alle Turbinen 10, 17, 21 und der Start-Motor können auf einer einzigen Welle 35 montiert oder durch mechanische, hydraulische, elektrische oder magnetische Vorrichtungen gekuppelt sein. Insbesondere der Start-Motor kann durch eine Kupplung 36 mit der Welle gekuppelt sein, so daß er nach dem Startvorgang vom System getrennt werden kann. Auch die kalte Turbine 21 kann direkt an den Kompressor 10 gekuppelt sein mittels einer Kupplung 37· So kann die kalte Turbine Energie mittels einer Welle direkt an den Kompressor liefern oder aber elektrische Energie mittels des Generators 22 für irgendeinen gewünschten Zweck.

Durch das oben beschriebene Verfahren und die Vorrichtung werden einfache Mittel geschaffen für die wirtschaftliche Kondensation und Verflüssigung der sogenannten Tiefsttemperatur-(cryogenic) oder Permanent-Gase. DiesesVerfahren benutzt einen Energiekreislauf und einen Tiefsttemperatur-(ciyogenic) Kühlkreislauf, die zusammenhängen, weil das gleiche Arbeitsmittel in beidenKreislaufen des Systems zirliuliert und dieses Arbeitsmittel ist durch die Verwendung eines gemeinsamen Kompressors 10 für beide Systeme beigemischt. Die Nachteile der bekannten Benutzung offener Kreisläufe werden durch die Verwendung eines geschlossenen Systems oder geschlossener Kreisläufe sowohl für die Energieerzeugung

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als auch für die Kühlung beseitigt. Dies gestattet die Verwendung des einen am besten für ein besonderes Problem geeigneten Gases im Hinblick auf die spezifische Wärmecharakteristik und die kritische Temperatur. Auch ermöglicht die Auswählbarkeit des Arbeitsmittels, daß die Kälte- und die Energieerzeugung durch einen einzigen Expansionsschritt erreichbar wird durch die Verwendung der kalten t Turbine 21 mit Einzelexpansion und der heißen Turbine 17·

Das System wird in Betrieb gesetzt indem zuerst Kühlwasser oder Luft zu den Wärmesinksteilen 13, 19 geführt wird, zu kondensierendes Gas oder Luft zum Schlangenrohr 26 geleitet und dann der Kompressor 10 und die Turbinen 17, 21 durch den Motor 34- in Drehung versetzt werden, um die Zirkulation des Arbeitsgases in beiden Schleifen 12, 13 zu starten. Wenn die Turbinen auf Geschwindigkeit gekommen sind, wird Wärme an den Ofen oder den Wärme-Eingangsaustauscher 15 geliefert, so daß die heiße Turbine 17 die Arbeit des Kompressors, die Zirkulation des Arbeitsmittels aufnimmt, und die Ener-r giezufuhr zum Startmotor 34- kann unterbrochen und der Motor von der für die Turbinen gemeinsamen Welle 35 getrennt werden. Wenn die Kühlschlangen 24-, 26 auf den geeigneten Temperaturgrad herabgesetzt sind, werden Luftkomponenten durch den Durchtritt durch das Schlangenrohr 26 verflüssigt.

Wenn Helium, Wasserstoff oder Neon oder eine Kombination * dieser Gase als Arbeitsmittel beMtzt werden, können solche ■

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permanenten Gase wie Methan, Sauerstoff, Argon und Stickstoff "bei Atmosphärendruck verflüssigt wexxien. Dies ist ein entscheidender Vorteil gegenüber den bekannten Anordnungen, in denen Luftkomponenten verflüssigt werden durch den Kühleffekt von Luft, die in einem offenen System von hohem Druck expandiert. Helium kann bei dem System nach der Erfindung unter niedrigen Drücken verflüssigt werden.

Das System wird bei den oben erwähnten Temperatur- und Druckunterschieden des Arbeitsmittels betrieben, sobald es das Gleichgewicht erreicht what. Dies.e Unterschiede oder Betriebsbedingungen ermöglichen es, daß das System mit einem minimalen Energieeingang arbeitet. Diese Betriebsbedingungen sind außerdem neu auf dem Gebiet der geschlossenen Kreisläufe für Energieerzeugung und Kühlung und beim Betrieb von Turbinen. Änderungen der Kühlbelastung bewirken direkt eine Änderung in dem Energieerzeugungssystem durch die Benutzung eines gemeinsamen Arbeitsmittels und sind dadurch kompensiert durch Änderungen der Dichte eines solchen Mittels, die sich aus Belastungsänderungen ergeben und diese Tatsache ist ein wichtiger Faktor für die Stabilität des Systems

Die Erfindung ist eine Weiterbildung des Gegenstandes der ame· rikanischen Patentanmeldung Serial Nr. 87 311 ? cLie am 6.2.61 eingereicht und auf die oben Bezug genommen worden ist. Diese Anmeldung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung' 'zur Trennung von Luft und Gasgemischen.

909821/0125 Patentansprüche:

BAD ORIGINAL

Claims

I «♦ /LVO^J Patentansprüche

1. Geschlossenes Leistungs-Kühl-Verfahren, in welchem ein: Tiefsttemperaturgas (cryogenic-Gas) das Arbeitsmittel sowohl in einem Leistungskreislauf als auch in einem Kühlkreislauf eines Systems ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung eines geschlossenen Systems und die Ausführung eines Leistungskreislaufes in diesem System durch Zirkulation des Gases erfolgt, auf das nacheinander eingewirkt wird durch Kompression, Generation (Erwärmung) in einem ersten-Regenerator, Expansion über Arbeitsleistung, Regeneration (Kühlung) in einem solchen Regenerator und nochmaliger Kompression zur Vervollständigung eines solchen Leistungskreises, in welchem diese Arbeit zur Kompression verwendet wird und daß ferner in einem solchen System die Ausführung eines Kühlkreislaufes durch Zirkulation des Gases erfolgt, auf das nacheinander eingewirkt wird durch Gasentnahme aus dem Leistungskreis unmittelbar nach der Kompression, Kühlung in einem zweiten Regenerator, Expansion zur Herabsetzung der Temperatur des Gases, Zuführung von Wärme durch eine Kühlbelastung, Generation (Erwärmung) im zweiten Regenerator und Rückführung des entnommenen Gases zum Leistungskreis zum Zwecke der Kompression.

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2. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Expandieren des Gases im Kühlkreislauf bewerkstelligt wird durch Ableitung von Energie aus solcher Expansion und daß diese Energie zur Kompression des Gases verwendet wird.

3« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckverhältnis in dem geschlossenen System zwischen Druckverhältnis-Grenzen gehalten wird, von denen die untere Grenze gleich dem optimalen Druckverhältniswert plus eins, das Ganze geteilt durch zwei ist und die obere Druckverhältnisgrenze gleich zweimal dem optimalen Druckverhältniswert, das Produkt vermindert um eins, ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das optimale Druckverhältnis zwischen 1,25 und 3jQ liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Regeneratoren mit einem Wirkungsgrad höher als 90% verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Regenerator ein solcher mit einem Wirkungsgrad höher als 95% verwendet wird.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Regenerator ein solcher mit einem Wirkungsgrad höher als 90% verwendet wird.

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8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in den vollständigen Kreisläufen in gasförmigem Zustand "beil)ehalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompression, die Expansion unter Arbeitsleistung und die Expansion zur Herabsetzung der !Temperatur je mit einem Druckverhältnis durchgeführt werden, dessen untere Grenze gleich der Hälfte der Summe aus (optimalem Druckverhältniswert plus eins) geteilt durch zwei ist und dessen obere Druckverhältnisgrenze gleich, zweimal dem optimalen Druckverhältniswert, das Produkt vermindert um 1, ist-.

IG, Verfahren nach Anspruch 8 oder 9> dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Helium, Wasserstoff, Deuterium oder Neon verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Expansion eine Temperatur unterhalb 22Ö*³ Hankine erzielt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Expansion eine Temperatur unterhalb 140° Ean-

kine erzielt wird.

13.Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1. bis 12, dadurchgekennzeichnet, daß: in geschlossener Reihe vorhanden sind eine Kompressorturbine, ein Kühler, eine Seite 9Q&821/Q125 .-.-,. ·

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eines Warme-Eegenerators, ein Expander, eine Kühlbelastung und die andere Seite des Wärme-Eegenerators und daß diese Elemente in solcher Reihenfolge verbunden sind für die Zirkulation eines Kühlgases als Arbeitsmittel.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in geschlossener Reihe verbunden sind eine Kompressorturbine, eine Seite eines Wärme-Regenerators, ein Erhitzer, eine Leistungsturbine, die andere Seite des Wärme-Regenerators und ein Kühler und daß diese Elemente in dieser Reihenfolge verbunden sind für die Zirkulation eines gasförmigen Arbeitsmittels.

15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsturbine mit dem Kompressor in Antrieb sverbindung steht.

16. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12 zur Erzielung einer Tiefsttemperaturkühlung unter Verwendung eines gasförmigen Kühlmittels mit sehr niedrigem Siedepunkt in einem geschlossenen System, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel bei Umgebungstemperatur unter einem Druck von mehreren Atmosphären eingeschlossen^ stark komprimiert und dann unterteilt wird in eine erste und eine zweite Strömung, daß darauf die erste Strömung so stark erwärmt wird, daß sie unter Arbeitsleistung expandiert und dann wieder komprimiert wird und daß die

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zweite Strömung gekühlt wird, ihre Expansion unter Arbeitsleistung ermöglicht wird und die expandierte zweite Störmung Wärme bei einer sehr tiefen Temperatur aufnehmen kann und daß die resultierende zweite Strömung verwendet wird zu ihrer vorerwähnten Kühlung, um eine weiter erhitzte Strömung zu erhalten, die wiederum einer Kompression unterworfen wird.

17« Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Expansion abgeleitete Energie benutzt wird, um die Kompression des Arbeitsmittels zu bewirken.

18« Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als. Kühlmittel ein Sas verwendet wird, das aus der aus Luft, Argon» Helium, Wasserstoff, Stickstoff und Neon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

19. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas verwendet wird, dessen kritische Temperatur höchstens gleich der kritischen Temperatur des Stickstoffes ist,

20. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas verwendet wird, das nur K-Schaien-Elektronen besitzt.

21. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen Kompressor, der von einer

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mit ihm mechanisch verbundenen ersten Turbine angetrieben wird und bei dem Leitungen zwischen der Auslaßseite und der Ansaugseite einen heißen Kreislauf für einen Teil des den Kompressor verlassenden Arbeitsmittels bilden und der von einer zweiten mit ihm mechanisch verbundenen Turbine angetrieben wird und bei dem Leitungen zwischen der Auslaßseite und der Ansaugseite einen kalten Kreislauf für das restliche, den Kompressor verlassende Arbeitsmittel bilden, wobei die erste Turbine an den heißen Kreislauf und die zweite Turbine an den kalten Kreislauf angeschlossen ist und Mittel vorhanden sind, um dem Arbeitsmittel in dem heißen Kreislauf Wärme in einer Zone zwischen der Kompressor-Auslaßseite und der ersten Turbine zuzuführen und weiter Mittel zwischen der Kompressor-Auslaßseite und der zweiten Turbine zur Kühlung dea Arbeitsmittels im kalten Kreislauf, wobei sich ferner zwischen der zweiten Turbine und der Kompressor-Ansaugseite im kalten Kreislauf ein Belastungs-Wärmeaustauscher befindet zur Entnahme von Wärme aus einer Belastung.

22. Vorrichtung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kompressor und der zweiten Turbine im kalten Kreislauf zur Kühlung des Arbeitsmittels ein Regenerator-Wärmeaustauscher vorgesehen ist, welcher das Arbeitsmittel durchströmt, bevor es die zweite Turbine erreicht und nachdem es den Belastungs-Wärmeaustauscher verlassen hat.

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23- Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Kreislauf zusätzlich zum Kompressor zwischen dessen Auslaß- und Eingangsseite gebildet ist aus einem heißen Regenerator, einer Wärmequelle hoher Temperatur, dem Einlaß einer heißen Turbine, dieser Turbine, deren Ausgang, dem heißen Regenerator und einer Wärme sinksjbelle der heißen Schleife und daß der kalte Kreislauf zusätzlich zum Kompressor, in Reihe zwischen dem Kompressorausgang und dem Kompressoreinlaß gebildet wird aus einer Wärmesinkstelle der kalten Schleife, einem kalten Regenerator, dem Einlaß einer kalten Turbine, dieser Turbine, deren Ausgang, einer Wärmequelle niedriger Temperatur und dem kalten Regenerator, wobei beide Turbinen" betrieben werden zur Erzeugung .von Leistung und der Kompressor zum Verbrauch von Leistung.

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