Aria

Aria liquida

L’aria liquida è aria atmosferica sottoposta a ripetute operazione di compressione (100÷200 atm), raffreddamento (–194,4 ºC) ed espansione, finché viene ridotta allo stato liquido (condensazione). Si presenta come un liquido mobile e incolore simile all’acqua, con piccolissimi cristalli di ghiaccio ed anidride carbonica in sospensione.

Molti corpi materiali (come ad esempio vegetali, gomma, eccetera) una volta immersi nell’aria liquida divengono rigidi e fragilissimi. Essa viene conservata a pressione ordinaria in recipienti speciali (vasi Dewar) e si impiega soprattutto al fine di ottenere azoto, ossigeno e gas nobili puri per scopi solitamente industriali; si usa inoltre come refrigerante del nelle pompe ad alto vuoto.

Processo di liquefazione dell’aria

La liquefazione dell’aria è un processo industriale di distillazione frazionata a due colonne ideato dallo scienziato Carl von Linde (ciclo di Linde). L’aria liquida può subire un eventuale frazionamento in colonna di distillazione per ottenere azoto, ossigeno e gas nobili puri per scopi solitamente industriali. La liquefazione dell’aria può essere ottenuta anche a temperatura più elevata, purché inferiore a quella critica di –140,6 ºC, operando a pressione maggiore. I processi industriali esistenti per la produzione di aria liquida sono diversi, ma essenzialmente possono essere seguite due strade:

  • espansione in valvola (isoentalpica) l’aria compressa viene fatta passare attraverso una valvola che ne abbassa repentinamente la pressione; l’aria si raffredda ed in parte condensa; la parte liquida viene inviata al frazionamento, la parte gassosa torna indietro nello scambiatore e raffredda l’aria entrante; può essere successivamente riciclata a monte del compressore.
  • espansione in turbina (isoentropica) l’aria compressa viene fatta espandere attraverso una turbina recuperando lavoro; il raffreddamento è maggiore così come la liquefazione; tuttavia gli effetti dissipativi degli attriti e la complicazione tecnica ne limitano l’uso; inoltre non è possibile portare a liquefazione l’aria all’interno della turbina per evitare effetti di cavitazione. L’espansione in turbina viene solitamente utilizzata per raffreddare parte dell’aria compressa da utilizzare poi negli scambiatori (ciclo Claude).

Bibliografia

  1. Processo di liquefazione dell’aria. Wikipedia. https://it.wikipedia.org/wiki/Liquefazione_dell%27aria