Liquéfaction des gaz
Production de froid et revalorisation de la chaleur - Machines cryogéniques

3.1 Air liquide

• Dans le cas de la liquéfaction de l’air, un des procédés les plus courants utilise le cycle de Stirling. Les figures 2 a et 2 b représentent le cycle de Stirling théorique en diagrammes de Clapeyron et entropique. Ce cycle comporte idéalement deux transformations isothermes au contact avec la source froide (a → b) et le puits chaud (c → d). Les deux transformations isochores (d → a, b → c) sont associées ici à une régénération thermique parfaite durant le transfert du gaz au travers de l’échangeur régénérateur. Il apparaît dans la réalité une régénération imparfaite qu'il est possible de représenter sur ces mêmes figures. Mais cela ne change rien au principe. Le cas réel se situe entre la régénération thermique parfaite et l’absence de régénération.

  Les positions des pistons de la machine, aux points a, b, c, d du cycle, sont représentées sur la figure 2 c . Il y apparaît clairement un déphasage du mouvement des deux pistons ; trois configurations cinématiques principales dites α, β et γ permettent de répondre à cette nécessité. La réalisation technique correspondante la plus connue en France est due à Philips. Une description plus détaillée de ce type de machine, fonctionnant en moteur, est donnée dans l'article [BE 8 051], § 1.4. La démarche reste la même en récepteur. Un article récent présente une étude de sensibilité paramétrique d’un cryorefroidisseur selon un modèle à vitesse finie et détaillant les divers mécanismes de dégradation d'énergie appliqués à l’analyse entropique puis exergétique ...