तरल वायु

तरल वायु वह वायु है है जिसे बहुत कम तापमान (क्रायोजेनिक्स) पर ठंडा किया गया है, जिससे यह एक हल्के नीले गतिशील तरल में संघनित हो गयी है। कमरे के तापमान पे इसे थर्मली इंसुलेट करने के लिए, इसे विशेष कंटेनरों में संग्रहित किया जाता है (निर्वात बोतल का अधिकांशत: उपयोग किया जाता है)। तरल वायु तेजी से गर्मी को अवशोषित कर सकती है और अपनी गैसीय अवस्था में वापस आ सकती है। यह अधिकांशत: अन्य पदार्थों को तरल में संघनित करने और / या उन्हें ठोस बनाने के लिए उपयोग किया जाता है, और नाइट्रोजन (भूयाति), ऑक्सीजन (प्राणवायु), आर्गन और अन्य अक्रिय गैस के एक औद्योगिक स्रोत के रूप में वायु पृथक्करण नामक प्रक्रिया के माध्यम से उपयोग किया जाता है।

गुण
द्रव वायु का घनत्व लगभग 870 kg/m3होता है। किसी दिए गए वायु नमूने का घनत्व उस नमूने की संरचना के आधार पर भिन्न होता है (जैसे आर्द्रता और  एकाग्रता)। चूंकि शुष्क गैसीय वायु में लगभग 78% नाइट्रोजन, 21% ऑक्सीजन और 1% आर्गन होता है, मानक संरचना पर तरल वायु के घनत्व की गणना घटकों के प्रतिशत और उनके संबंधित तरल घनत्व (तरल नाइट्रोजन और तरल ऑक्सीजन देखें) द्वारा की जाती है। चूंकि वायु में कार्बन डाईऑक्साइड (प्रांगार द्विजारेय) (लगभग 0.03%) की लेश मात्रा होती है, कार्बन डाइऑक्साइड मध्यवर्ती तरल चरण से गुजरे बिना गैस चरण मे जम जाता है, और इसलिए कम दबाव पर तरल वायु में सम्मलित नहीं होगा। 5.1 atm.

द्रव वायु का क्वथनांक होता है -194.35 C, जो तरल नाइट्रोजन और तरल ऑक्सीजन के क्वथनांक के बीच मध्यवर्ती है। चूंकि, स्थिर तापमान पर रखना मुश्किल हो सकता है, क्योंकि नाइट्रोजन पहले उबल जाएगी, जिससे मिश्रण ऑक्सीजन युक्त हो जाएगा और क्वथनांक बदल जाएगा। यह कुछ परिस्थितियों में तरल वायु संघनित ऑक्सीजन के वातावरण से बाहर जाने के कारण भी हो सकता है।

तरल वायु लगभग जम जाती है 58 K, मानक वायुमंडलीय दबाव पर भी।

उत्पादन का सिद्धांत
वायु के घटकों को एक बार "स्थायी गैसों" के रूप में जाना जाता था, क्योंकि उन्हें केवल कमरे के तापमान पर संपीड़न द्वारा द्रवित नहीं किया जा सकता था। एक संपीड़न प्रक्रिया गैस का तापमान बढ़ाएगी। ताप विनिमयक में परिवेश के तापमान को ठंडा करके और फिर एक कक्ष में घुमाकर विस्तार करके इस गर्मी को हटा दिया जाता है। विस्तार तापमान को कम करने का कारण बनता है, और विस्तारित वायु के काउंटर-फ्लो हीट एक्सचेंज द्वारा, विस्तारक में प्रवेश करने वाली दबाव वाली वायु को और ठंडा किया जाता है। पर्याप्त संपीड़न, प्रवाह और गर्मी हटाने के साथ, अंततः तरल वायु की बूंदों का निर्माण होगा, जो तब सीधे निम्न तापमान प्रदर्शनों के लिए नियोजित किया जा सकता है।

1883 में पोलिश वैज्ञानिकों करोल ओल्ज़वेस्की और ज़िग्मंट फ्लोरेंटी व्रॉब्ल्वस्की द्वारा पहली बार वायु के मुख्य घटकों को द्रवीभूत किया गया था।

तरल वायु के उत्पादन के लिए उपकरण सामान्य रूप से उपलब्ध सामग्रियों का उपयोग करके प्रयोगकर्ता द्वारा निर्मित किए जाने के लिए काफी सरल हैं।

निर्माण की प्रक्रिया
तरल वायु की तैयारी के लिए सबसे सामान्य प्रक्रिया जौल-थॉमसन प्रभाव का उपयोग करते हुए दो-स्तंभ हैम्पसन-लिंडे चक्र है। वायु को उच्च दाब (>75 atm) पर निचले स्तंभ में भरा जाता है, जिसमें इसे शुद्ध नाइट्रोजन और ऑक्सीजन युक्त तरल में अलग किया जाता है। समृद्ध तरल और कुछ नाइट्रोजन को परा स्तंभ में प्रतिवाह के रूप में डाला जाता है।, जो कम दबाव (<25 atm), जहां शुद्ध नाइट्रोजन और ऑक्सीजन में अंतिम पृथक्करण होता है। आगे शुद्धिकरण के लिए ऊपरी स्तंभ के मध्य से एक अपरिष्कृत आर्गन उत्पाद को हटाया जा सकता है। वायु को गैसों के द्रवीकरण द्वारा भी द्रवित किया जा सकता है क्लाउड की प्रक्रिया, जो जूल-थॉमसन प्रभाव, आइसेंट्रोपिक विस्तार और पुनर्योजी शीतलन द्वारा शीतलन को जोड़ती है।

उपयोग
निर्माण प्रक्रियाओं में, तरल वायु उत्पाद को सामान्यत: तरल या गैसीय रूप में इसके घटक गैसों में विभाजित किया जाता है, क्योंकि ऑक्सीजन विशेष रूप से ईंधन गैस वेल्डिंग, काटने और चिकित्सा उपयोग के लिए उपयोगी है, और आर्गन ऑक्सीजन को छोड़कर परिरक्षण के रूप में उपयोगी है। टंगस्टन आर्क गैस वेल्डिंग में। तरल नाइट्रोजन विभिन्न निम्न-तापमान अनुप्रयोगों में उपयोगी है, सामान्य तापमान (ऑक्सीजन के विपरीत) पर अप्रतिक्रियाशील है, और 77 K (-196 °C; -321 °F) पर उबलता है।

परिवहन और ऊर्जा भंडारण
1899 और 1902 के बीच, ऑटोमोबाइल तरल वायु का उत्पादन और प्रदर्शन एक संयुक्त अमेरिकी/अंग्रेजी कंपनी द्वारा किया गया था, इस दावे के साथ कि वे एक ऐसी कार का निर्माण कर सकते हैं जो तरल वायु पर सौ मील चल सकती है।

2 अक्टूबर 2012 को मैकेनिकल इंजीनियर्स संस्थान ने कहा कि तरल वायु का उपयोग ऊर्जा भंडारण के साधन के रूप में किया जा सकता है। यह एक ऐसी तकनीक पर आधारित था जिसे पीटर डियरमैन द्वारा विकसित किया गया था, जो हर्टफोर्डशायर, इंग्लैंड में एक गेराज आविष्कारक थे, जो वाहनों को बिजली देते थे।

यह भी देखें

 * तरल नाइट्रोजन
 * तरल ऑक्सीजन
 * परिशीतन ऊर्जा भंडारण
 * औद्योगिक गैस
 * गैसों का द्रवीकरण
 * तरल नाइट्रोजन वाहन

बाहरी संबंध

 * 2013-05-20 MIT Technology Review article on liquid air developments for transportation and grid energy storage