ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Циклы с расширением газа без отдачи внешней работы из "Основные процессы и аппараты химической технологии Издание 6" На практике такие давления не могут быть достигнуты, и все промышленные установки работают по отличным от идеального рабочим циклам при давлении обычно в несколько сот атмосфер, с затратой более 1 квт-ч энергии на сжижение 1 кг газа. [c.677] Реальные циклы сжижения отличаются от идеального тем, что при дросселировании или адиабатическом расщирении сжижается не весь газ, а только некоторая часть его. Несжиженная часть, имеющая HH3KyK температуру, используется для охлаждения вновь введенной порции сжижаемого газа. [c.677] Процесс сжижения газа, основанный на дроссельном эффекте, был впервые разработан и практически осуществлен для получения жидкого воздуха. В первых аппаратах для сжижения воздуха использовалось одно дросселирование без совершения внешней рабо- ты. В дальнейшем этот метод был значительно усовершенствован, однако принцип остался тем же. [c.677] В точке 3 газ с некоторой температурой Т дросселируется с высокого давления на низкое, охлаждаясь по кривой постоянного теплосодержания 3—4 до температуры Т2, причем часть его п переходит в жидкое состояние. [c.677] Соотношение количеств сжиженной части газа п и несжиженной 1—п (если рассуждения относятся к 1 кг газа) соответствует соотношению отрезков 4—6 и 4—5. Несжиженная часть газа с температурой направляется в противоточный теплообменник 3 (изобара 6—1), где и охлаждает новую порцию поступающего газа, нагреваясь при этом до температуры Т. При температуре Т состояние газа соответствует первоначальному, и поэтому возвратившаяся обратно часть газа вновь засасывается вместе с новыми порциями газа в компрессор. [c.677] Рис 473. Простой регенеративный цикл. [c.677] Составим тепловой баланс на 1 кг воздуха для описанной системы, полагая для упрощения, что потерь холода нет. [c.678] Из формулы (4—26) видно, что холодопроизводитель-яость простого регенеративного цикла зависит только от разности теплосодержаний 1 расширенного газа и 2 — сжатого газа при его температуре Тх на входе в противоточный теплообменник. Разность 1 — Ь является тепловым выражением дроссельного эффекта при температуре газа на входе его в теплообменник. Это значит, что охлаждение газа в теплообменнике перед дросселированием не сказывается на холодопроизводительности установки и влияет лишь на степень понижения температуры. [c.678] По формуле (4—26) можно найти сжижаемую часть газа по заданному теплосодержанию. Однако в действительности величина п будет меньше, так как практически всегда происходят потери холода за счет неполноты теплообмена Д н и потери холода в окружающую среду д п. [c.678] Однако практически осуществить изотермическое сжатие не представляется возможным. [c.678] По формуле (4—29) можно выяснить зависимость расхода энергии на сжижение газа от давления сжатия и температуры. Вычислив ряд значений Л/ь соответствующих произвольно выбираемым давлениям рч при постоянной Тх, получим кривую (рис. 474), которая показывает, что расход энергии уменьшается с увеличением давления в конце сжатия. [c.679] Отсюда можно сделать заключение, что затрата энергии на сжижение 1 кг газа будет тем меньшей, чем ниже его начальная температура. [c.679] В соответствии с этими двумя принципами (уменьшение расхода энергии на сжижение с понижением начальной температуры и повышением давления в конце сжатия) были разработаны циклы сжижения с циркуляцией газа под высоким давлением и с применением предварительного охлаждения. [c.679] Очевидно, что суммарная работа сжатия эквивалентна количеству отнимаемого тепла, т. е. [c.680] Из выражения (4—30) можно определить количество сжиженного газа, приходящееся на 1 кг газа, поступившего в компрессор высокого давления. [c.681] Усовершенствованный регенеративный цикл с циркулядией газа под высоким давлением и предварительным охлаждением. Дальнейшим усовершенствованием простого регенеративного цикла является введение предварительного охлаждения сжатого газа, поступаюш,его в теплообменник, в специальном аммиачном холодильнике до —30° и даже до —50°. [c.681] В отличие от простого цикла в этом случае холодопроизводительность установки определяется разностью теплосодержаний сжатого и расширенного газа при температуре его после охлаждения в аммиачном холодильнике. [c.681] На рис. 476 показаны схема и энтропийная диаграмма регенеративного цикла с одновременным применением циркуляции газа под давлением и предварительного аммиачного охлаждения. [c.681] Некоторое количество газа засасывается (точка 1) в компрессор низкого давления Кл и сжимается в нем изотермически от давления рг до давления ра (изотерма 1—2). В точке 2 к свежему газу присоединяется отработанная часть газа от предыдущего цикла. Газовая смесь с давлением ра сжимается в компрессоре высокого давления Кг до давления рз (изотерма 2—3). затем охлаждается в противоточном теплообменнике Г1 отработанным газом предыдущего цикла (до точки 4 по изобаре 3—4). Далее газ охлаждается при помощи аммиачной холодильной машины X (изобара 4—5). После этого газ вновь охлаждается в теплообменнике Т2 отработанной порцией газа предыдущего цикла по изобаре 5—6. Все дальнейшее течение процесса в точности следует описанному выше регенеративному циклу с циркуляцией газа под давлением. [c.681] Вернуться к основной статье