Le principe de fonctionnement d’un système cryogénique implique généralement la synergie de plusieurs composants clés pour assurer le refroidissement et le maintien d’un environnement cryogénique. Les étapes et principes généraux du fonctionnement d’un système cryogénique sont décrits ci-dessous :
Fonctionnement du compresseur :
Le compresseur est le composant central du système cryogénique, semblable au cœur du système de réfrigération. Il comprime le gaz réfrigérant à basse température et à basse pression en gaz à haute température et à haute pression en consommant de l’électricité ou d’autres formes d’énergie.
Processus de condensation :
Le gaz réfrigérant à haute température et à haute pression pénètre dans le condenseur et, grâce à l’échange de chaleur avec l’environnement extérieur, la chaleur est libérée à l’extérieur et le gaz est refroidi et condensé en un liquide.
Expansion de l’accélérateur :
Le réfrigérant liquide refroidi passe par le détendeur ou le dispositif d’étranglement, et la pression et la température sont réduites pour former un réfrigérant à basse température et à basse pression.
Endothermie par évaporation :
Le réfrigérant à basse température et à basse pression pénètre dans l’évaporateur et absorbe la chaleur du milieu environnant pendant le processus d’évaporation, refroidissant ainsi l’évaporateur et sa zone environnante.
Circulation :
Après évaporation, le réfrigérant redevient gazeux et est à nouveau aspiré par le compresseur pour entamer un nouveau cycle de compression, de condensation, d’étranglement et d’évaporation.
Dans les systèmes cryogéniques, on peut également utiliser des agents de refroidissement spéciaux, tels que l’azote liquide ou l’hélium liquide, dont le point d’ébullition est plus bas et qui peuvent refroidir le système plus efficacement. En outre, le système est équipé de divers éléments de contrôle et de capteurs pour surveiller et contrôler la température, la pression et d’autres paramètres afin de garantir que le système fonctionne de manière stable dans la plage de basses températures requise.
Pour un réacteur ou un équipement cryogénique particulier, le système cryogénique peut également devoir prendre en compte d’autres facteurs, tels que l’isolation thermique du réacteur, le contrôle du vide, l’entrée et la sortie des matériaux, etc. Ceux-ci doivent être conçus et optimisés en fonction du scénario d’application spécifique et des caractéristiques de l’équipement.
En général, les systèmes cryogéniques assurent le recyclage du réfrigérant et un transfert de chaleur efficace grâce à une série de processus physiques et chimiques, afin de maintenir et de contrôler l’environnement à basse température pour répondre à diverses expériences scientifiques, à la production industrielle ou aux besoins de stockage.
