ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Реальные циклы сжижения газов (глубокого охлаждения) из "Технология связанного азота Издание 2" Их можно разделить на дроссельные циклы, основанные на использовании эффекта Джоуля — Томсона, и детандерные, которые основаны на расширении газов с совершением внешней работы. [c.108] Цикл с однократным дросселированием. При дросселировании воздуха, имеющего начальную температуру 303 К, от 20 МН/м до 0,1 МН/м температура газа понижается только до 268 К. Поэтому, чтобы путем дросселирования достигнуть температуры сжижения воздуха, применяют регенеративный принцип. Он заключается в непрерывном использовании холода, получаемого при дросселировании для охлаждения новых порций газа в противоточном теплообменнике. [c.108] На рис. II1-7 приведены схема рассматриваемого цикла и его графическое изображение в диаграмме S—Т. Сжатый в компрессоре К воздух охлаждается в холодильнике X водой до первоначальной температуры Ti, а в теплообменнике ТО — потоком холодного расширенного воздуха до температуры Т . Затем воздух дросселируется в сборник жидкости С, охлаждаясь до температуры сжижения Г. В сборнике расширившийся воздух отделяется от сжиженной части и проходит межтрубное пространство теплообменника ТО, где нагревается до первоначальной температуры за счет тепла исходного сжатого воздуха, после чего цикл начинается снова. [c.109] Величина недорекуперации АГ в различных установках практически колеблется от 3 до 10 К. [c.110] Процесс сжатия газа в компрессоре является политропическим, поэтому действительная работа сжатия I будет больше. Отношение изотермической работы сжатия к действительной l Jl называется изотермическим коэффициентом полезного действия (к. п. д.) т)из, который равен 0,5—0,65. [c.110] Цикл с однократным дросселированием применяется в установках небольшой производительности. Они мало экономичны, но просты по оборудованию и обслуживанию. [c.111] По диаграмме S—T (см. Приложение III) при 300 К и 0,1 МН/м == = 8705 Дж/моль при 300 К и 20 МН/м = 7685 Дж/моль, на пограничной кривой жидкости при 0,1 МН/м значение ж = —3665 Дж/моль. [c.111] Цикл с однократньш дросселированием и предварительным аммиачным охлаждением. На диаграмме S—Т газа видно, что с понижением начальной температуры нри данных начальном и конечном давлениях холодопроизводительность цикла qo быстро увеличивается, теплота охлаждения и сжижения газа q уменьшается, следовательно, доля сжижаемого газа х увеличивается. Температуру газа на входе в основной теплообменник путем аммиачного охлаждения можно понизить до 228 К (—45 °С). [c.111] Например, если дросселировать воздух от 20 МН/м до 0,1 при начальной температуре 300 К, то = 34,8 кДж/кг, q = 426 кДж/кг, если же при начальной температуре 230 К, то gj = 61,8, а = 356 кДж/кг. [c.111] Аммиачное охлаждение суш ественно повышает экономичность установок. Для отнятия 1 кДж тепла при аммиачном охлаждении (до —45 °С) расходуется 0,9 кДж энергии, а при глубоком охлаждении (до —190 °С под давлением 20 МН/м ) — 23 кДж. [c.111] Цикл азота с дросселированием и предварительным аммиачным охлаждением широко применяется в установках для глубокого охлаждения коксового газа. [c.112] Цикл с двумя давлениями воздуха. Путем анализа работы установок по циклу с дросселированием выяснено, что по мере увеличения давления сжатого воздуха расход энергии на единицу холода сильно снижается. Так, при 60 кгс/см2 (6 МН/м2) на 1 кДж холода расходуется 50 кДж электроэнергии, а при 200 кгс/см (20 МН/м2) — 23 кДж. Следовательно, циклы при болое высоких давлениях экономичнее, чем при низких. На установках глубокого охлаждения холод необходим для компенсации его потерь 9п + 9н + 9ж+9нас. а охлаждение основного количества воздуха при установившемся процессе происходит за счет теплообмена с обратными потоками расширенного воздуха. В установках для получения газообразных азота и кислорода холод необходим только для покрытия потерь в окружающее пространство и от недорекуперации q . На основе этих наблюдений строились крупные установки с двумя давлениями, в которых основной поток воздуха сжимают до давления 0,6—0,7 МН/м , а небольшое его количество, дроссели руемое для получения необходимого холода, — до 16—20 МН/м . [c.112] Цикл С двумя давлениями и предварительным аммиачным охлаждением еще более экономичен. Он применяется в установках Г-6800 (стр. 131), БР-4А, КТ-3600 и др., работающих на наших заводах. [c.113] Цикл низкого давления с турбодетандером (цш(Л П. Л. Капицы). [c.113] Воздух (рис. 111-10), сжатый до 0,6 МН/м (линия 1—2) в турбокомпрессоре ТК, охлаждается на холодной насадке поочередно работающих регенераторов Р (линия 2—3), а затем разделяется на две части. Большая его часть (Л/= 95%) расширяется (линия 3—6 ) в турбодетандере ТД до давления 1,3 кгс/см (0,13 МН/м ) и при состоянии, близком к сжижению, поступает в трубки конденсатора К, а затем для охлаждения на насадку регенераторов (линия 6 —1). Меньшая часть 1—М) идет под давлением 6 кгс/см (0,6 МН/м ) в межтрубное пространство конденсатора, где сжижается (5—4) холодным воздухом низкого давления. [c.113] Наивыгоднейшее распределение воздуха между конденсатором и турбодетандером происходит самопроизвольно в зависимости от холодопотерь. [c.114] Величина до зависит от количества расширенного воздуха М, давления и температуры перед турбодетандером. [c.114] В СССР по циклу П. Л. Капицы строятся и работают очень крупные и совершенные установки для комплексного разделения воздуха - КтК-35 (БР-2), Кт-12 (БР-1), Кт-12-2, Кт-5-2, КтА-33, АКт-16-1, АКт-15, АКтК-16 и др. [c.114] Вернуться к основной статье