Pirmasis komercinis deguonies generatorius pasirodė 1903 m. 1908 m. Camerin Onnes iš Nyderlandų iš anksto atvėsino helį skystu vandeniliu ir adiabatinėmis sąlygomis išplėtė jo izenthalpą, sumažindamas temperatūrą iki žemesnės nei 4,2 K. Gauti skystą helį; 1965 m. Sovietų Sąjungos Neganovas ir kiti išrado skiedimo šaldytuvą, kad temperatūra pasiektų 0,025 K; nuo aštuntojo dešimtmečio žmonės taiko demagnetizavimo šaldymo technologiją, kad dar labiau sumažintų įrangos šaldymo temperatūrą.
Dujų suskystinimas Dujų suskystinimas realizuojamas audinių suskystinimo įranga, pagrįsta suskystinimo ciklu. Pagrindiniai suskystinimo ciklai yra „Linde“ suskystinimo ciklas ir „Claude“ suskystinimo ciklas.
① „Linde“ suskystinimo ciklas: ciklas, kurio metu naudojamas droselio vožtuvo droselio efektas žaliavinėms dujoms suskystinti (1 pav.). Normalaus slėgio p1 ir normalios temperatūros T1 žaliavinės dujos suspaudžiamos kompresoriuje nuo būsenos 1 iki būsenos 2, o atitinkamas slėgis yra p2. Šilumokaičiu temperatūra sumažinama iki 3 būsenos, tada droselio vožtuvas sumažina slėgį, o izoentalpijos išsiplėtimas atliekamas iki būsenos. 4. Šiuo metu dalis dujų paverčiama skysčiu ir išleidžiama iš skysčio rezervuaro; dalis nesuskystintų dujų šilumokaityje pakartotinai pašildoma iki būsenos 1, tokiu būdu suformuojant šiluminį ciklą.
② Claude'o suskystinimo ciklas: ciklas, naudojant izentropinį išsiplėtimą ir izentalpinį išsiplėtimą kartu su šaldymu žaliavų dujų suskystinimui (2 pav.). Normalaus slėgio p1 ir normalios temperatūros T1 žaliavos dujos suspaudžiamos nuo 1 būsenos iki 2 esant vidutinei kompresoriaus temperatūrai, atitinkamas slėgis yra p2, o šilumokaitis E1 temperatūrą sumažina iki 3 būsenos. Po to dujos padalijamos į dvi dalis, dalis dujų toliau eina per šilumokaičius E2 ir E3 ir atvėsinamos iki 4 ir 5 būsenų, o po to per droselio vožtuvą išplečiama entalpija iki 6 būsenos. Šiuo metu dalis dujų virsta skysčiu ir išleidžiama iš skysčio rezervuaro; nepaskirstyta dujų dalis šilumokaityje E3 pašildoma iki būsenos 8, o tada susilieja su kita dujų dalimi, kuri išsiplečiama iki 8 būsenos ekspanderyje su vidutine entropija ir galiausiai keičiama. Šildytuvai E2 ir E1 yra pašildomi 1 būsenai, tokiu būdu formuojant termodinaminį ciklą. Kiti šiuo pagrindu sukurti suskystinimo ciklai, tokie kaip suskystinimo droseliai su papildomais šaldymo ciklais (pvz., Išankstinio aušinimo ciklai su amoniaku ar skystu azotu ar kitais šalčio šaltiniais) arba izentropinio išsiplėtimo suskystinimo ciklai su išoriniais šaldymo ciklais (pvz., Išorinio azoto šaldymo ciklai) ciklas) izentropinio išsiplėtimo suskystinimo ciklas, regeneracinių dujų šaldymo ciklas (žr. šaldytuvo ciklą) ir daugiapakopis izentropinio išsiplėtimo suskystinimo ciklas.
Aukščiau išvardyti įvairūs ciklai yra idealūs ciklai. Tačiau praktiškai kompresoriaus suspaudimo procesas nėra izoterminis procesas, šilumokaityje nepakanka pakartotinio įkaitimo ir šalto pajėgumo praradimo dėl išorinio šilumos įsiskverbimo, o plėtiklyje yra adiabatiniai ir mechaniniai nuostoliai, todėl reikia kompensuoti tikrame šaldymo procese. Priemonės šilumos pusiausvyrai pasiekti.
Dujų atskyrimas Paprastai naudojami neapdorotų dujų atskyrimo principai apima gilų kriogeninį rektifikavimą, gilų kriogeninį frakcinį kondensavimą ir gilią kriogeninę adsorbciją. ①Dililiacija žemoje ir žemoje temperatūroje: pirmiausia suskystinkite žaliavines dujas, o tada komponentus atskirkite pagal skirtingą kiekvieno komponento kondensacijos (garavimo) temperatūrą, naudodami taisymo principą. Atskyrimo procesas realizuojamas giliame kriogeniniame rektifikacijos bokšte. Šis metodas tinka neapdorotoms dujoms, kurių atskirtų komponentų kondensacijos temperatūra yra panaši, pavyzdžiui, deguoniui ir azotui atskirti nuo oro. ②Gilus žemos temperatūros atskyrimas: naudokite kiekvieno neapdorotų dujų komponento kondensacijos temperatūros skirtumą, kad sumažintumėte žaliavinių dujų temperatūrą šilumokaityje, suskystintumėte komponentus po vieną nuo aukšto iki žemiausio ir atskirkite skystį separatorius. Šis metodas yra tinkamas atskirti žaliavines dujas, pavyzdžiui, kokso krosnies dujas, kai atskirtų komponentų kondensacijos temperatūra yra toli. ③Gilios ir žemos temperatūros adsorbcija: Naudojant porėtus kietus adsorbentus, būdinga selektyvi adsorbcija tam tikrų priemaišų komponentų adsorbcijai giliai ir žemoje temperatūroje, norint gauti grynus produktus. Pvz., Molekulinio sieto adsorbentas naudojamas deguoniui ir azotui adsorbuoti iš žalio argono skysto oro temperatūroje, kad gautų rafinuotą argoną.
Atsižvelgiant į proceso poreikius, kartais naudojamas vienas principas, o kartais keli principai naudojami vienu metu.