El principio de funcionamiento de un sistema criogénico suele implicar la sinergia de varios componentes clave para lograr la refrigeración y mantener un entorno criogénico. A continuación se exponen los pasos y principios generales para el funcionamiento de un sistema criogénico:
Funcionamiento del compresor:
El compresor es el componente central del sistema criogénico, similar al corazón del sistema de refrigeración. Comprime gas refrigerante de baja temperatura y baja presión en gas de alta temperatura y alta presión consumiendo electricidad u otras formas de energía.
Proceso de condensación:
El gas refrigerante a alta temperatura y alta presión entra en el condensador, y a través del intercambio de calor con el ambiente externo, el calor se libera al exterior, y el gas se enfría y se condensa en un líquido.
Expansión del acelerador:
El refrigerante líquido enfriado pasa a través de la válvula de expansión o dispositivo de estrangulación, y la presión y la temperatura se reducen para formar un refrigerante de baja temperatura y baja presión.
Endotermia evaporativa:
El refrigerante a baja temperatura y baja presión entra en el evaporador y absorbe el calor del entorno durante el proceso de evaporación, enfriando así el evaporador y sus alrededores.
Circulación:
Tras la evaporación, el refrigerante vuelve a convertirse en gas y es aspirado de nuevo por el compresor para iniciar un nuevo ciclo de compresión, condensación, estrangulación y evaporación.
En los sistemas criogénicos, también pueden utilizarse medios de refrigeración especiales, como nitrógeno líquido o helio líquido, que tienen un punto de ebullición más bajo y pueden enfriar el sistema con mayor eficacia. Además, el sistema está equipado con varios elementos de control y sensores para supervisar y controlar la temperatura, la presión y otros parámetros, a fin de garantizar que el sistema funcione de forma estable dentro del intervalo de baja temperatura requerido.
Para un reactor o equipo criogénico concreto, el sistema criogénico también puede tener que considerar otros factores, como el aislamiento térmico del reactor, el control del vacío, la entrada y salida de material, etc. Deben diseñarse y optimizarse en función del escenario de aplicación específico y de las características del equipo.
En general, los sistemas criogénicos consiguen el reciclado del refrigerante y una transferencia de calor eficaz mediante una serie de procesos físicos y químicos, con el fin de mantener y controlar el entorno de baja temperatura para satisfacer diversos experimentos científicos, la producción industrial o las necesidades de almacenamiento.
