1. 사전 냉각 : 헬륨 가스는 먼저 사전 쿨러를 사용하여 약 20K (-253.15 ° C 또는 -423.67 ° F)로 냉각됩니다. 이것은 액체 질소 또는 다른 냉매를 사용하여 달성 할 수 있습니다.
2. Joule-Thomson 확장 : 냉각 된 헬륨 가스는 Joule-Thomson 밸브라는 특수 장치를 통과합니다. 이 밸브는 압력이 갑자기 감소하여 가스가 팽창하고 더 냉각됩니다. 그러나 헬륨의 반전 온도는 40K입니다. 즉, 이미 온도 미만이면이 과정을 통해서만 더 냉각됩니다.
3. 추가 냉각 : 반전 온도 아래로 얻으려면 다른 냉각 방법이 필요합니다. 이것은 일반적으로 cryocooler 를 사용하여 달성됩니다 또는 펄스 튜브 냉장고 . 이 장치는 다양한 열역학적 원리를 사용하여 4k 미만의 온도를 달성합니다.
4. 응축 : 헬륨 가스가 끓는점 (4.2K 또는 -268.95 ° C 또는 -452.11 ° F)에 도달하면 액체 상태로 응축됩니다.
5. 저장 : 액체 헬륨은 일반적으로 열 전달을 최소화하도록 설계된 이중 벽 진공 절연 용기입니다.
키 포인트 :
* 저온이 필수적입니다. 헬륨은 끓는점이 매우 낮으므로 온도에 도달하는 것은 액화에 중요합니다.
* 압력도 중요합니다 : 헬륨 가스에 압력을 가하는 것은 부피를 줄이고 밀도를 증가시켜 액화를 촉진하는 데 도움이 될 수 있습니다.
* 특수 장비가 필요합니다 : 이 과정에는 Joule-Thomson 밸브, 냉동 식생자 및 Dewar와 같은 특수 장비가 매우 저온을 유지하고 처리해야합니다.
액체 헬륨의 적용 :
* 과학 연구 : 액체 헬륨은 MRI 기계, 입자 가속기 및 기타 과학기구에서 초전도 자석을 냉각시키는 데 사용됩니다.
* 의료 영상 : MRI (자기 공명 영상)는 액체 헬륨으로 냉각되는 초전도 자석에 의존합니다.
* 기타 응용 프로그램 : 액체 헬륨은 저온 연구, 극저온 및 특정 산업 공정에도 사용됩니다.
액화 헬륨은 복잡하고 에너지 집약적 인 과정이지만 과학, 의학 및 산업 분야의 광범위한 응용에 중요합니다.
