ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Цикл Стирлинга Рдля сжижения газов из "Основные процессы и аппараты химической технологии Издание 8" Циклы с дросселированием газа известны в технике как циклы Линде. Во всех этих циклах используется так называемый регенеративный принцип. Путем дросселирования нельзя понизить температуру газа до уровня, необходимого для его сжижения, даже в случае предварительного сжатия газа до весьма высоких давлений. Применение регенеративного принципа заключается в дополнительном охлаждении сжатого газа (перед его дросселированием) в противоточном теплообменнике за счет теплообмена с охлажденными после дросселирования газами. Последующее дросселирование охлажденного сжатого газа приводит к дальнейшему более глубокому понижению температуры газа. При пуске установки такой непрерывный процесс понижения температуры газа за счет аккумулирования холода охлажденных (после дросселирования) газов каждого предыдущего цикла, так называемых обратных газов, производят в теплообменнике до тех пор, пока не будет достигнута требуемая температура сжижения. После этого установка начинает работать при установившемся режиме. [c.706] Теоретическая холодопроизводительность при дросселировании может быть выражена разностью энтальпий 1 — 4 газа до и после его изотермического сжатия в компрессоре. [c.707] Соответствующая мощность на валу компрессора определяется по уравнению IV, 17). [c.708] Из уравнения (XVIII, 16) видно, что затрата работы на сжижение газа при прочих равных условиях тем меньше, чем ниже начальная температура газа. [c.708] Цикл с однократным дросселированием и предварительным аммиачным охлаждением. Этот цикл отличается от предыдущего (см. рис. XVII-12) тем, что регенеративный теплообменник /// здесь заменен двумя теплообменниками — предварительным регенеративным теплообменником III (рис. XVI1-13, а) и главным регенеративным теплообменником V между ними установлен дополнительный холодильник IV, в котором охлаждение газа перед дросселированием производится аммиаком. [c.708] Как показано на рис. XVI1-13, газ изотермически сжимается компрессором I (линия 1—2 на 7 — 5-диаграмме) и охлаждается (линия 2—3 ) в предварительном теплообменнике III холодным обратным газом (после дросселирования). При этом обратный газ нагревается до первоначальной температуры Го (линия 6—1). Затем сжатый газ охлаждается в аммиачном холодильнике IV (линия 3 —3), после чего поступает в основной теплообменник V, где он охлаждается (линия 3—4) обратным газом. В теплообменнике V обратный газ нагревается (линия 5 —6). [c.708] Дополнительное аммиачное охлаждение сжатого газа в теплообменнике IV повышает эффективность дроссельного цикла вследствие того, что-дополнительный холод сообщается с помощью компрессионной холодильной машины. [c.709] Цикл этой машины имеет термодинамический коэффициент полезного действия (представляющий собой отношение работы, необходимой для получения холодопроизводительности обратимым путем, к действительно затраченной работе) значительно больший, чем у дроссельного цикла. Охлаждение испаряющимся аммиаком производится обычно до температуры от —20 до —45 °С. [c.709] Т — 5), и сжатого газа, поступающего на охлаждение в этот теплообменник (состояние сжатого газа, поступающего в теплообменник V, характеризуется точкой 3), т. е. [c.710] На основании проведенного анализа работы рассматриваемого цикла совершенно очевидно, что получаемая от компрессионной холодильной машины дополнительная холодопроизводительность 9 используется в холодильном цикле на значительно более низком температурном уровне. [c.710] Общие удельные затраты работы на холодильную установку складываются из затраты работы на дроссельный цикл и затраты работы на компрессионную холодильную машину. [c.710] Сжиженная после первого дросселирования часть газа пропускается через дроссель VII. В результате второго дросселирования давление газа снижается до ро и часть газа испаряется. Испаренная часть газа (так же как и несжиженный газ после дросселя VI) направляется в теплообменник V, где, отнимая тепло от газа высокого давления, нагревается до температуры и вновь засасывается компрессором I. Газ, сжиженный после второго дросселирования, выводится из установки в качестве конечного продукта. Взамен сжиженного газа, удаляемого из установки, такое же количество п свежего газа, поступающего на сжижение, засасывается компрессором /. [c.712] На Т — 5-диаграмме линия 1—2 изображает последовательное изотермическое сжатие газа сперва до промежуточного давления pi (точка 8), а затем до высокого давления р (точка 2), линия 2—3 — охлаждение сжатого газа в теплообменнике V, линия 3—4 — первое дросселирование в дросселе VI, линия 7—8 — нагревание несжиженной после первого-дросселирования части газа в теплообменнике V, линия 5—6 второе дросселирование в дросселе VII, линия 9—/ — нагревание испаренной при втором дросселировании части газа в теплообменнике V. Точка /О характеризует состояние сжиженного газа, удаляемого (после второго дросселирования) в качестве целевого продукта. [c.712] Примем, что на 1 кг газа, засасываемого компрессором III, После первого дросселирования сжижается т кг газа (обычно га = 0,2—0,5), а после второго дросселирования удаляется п кг сжиженного газа (такое же количество свежего газа засасывается компрессором I). Тогда в теплообменник У на охлаждение газа, сжатого до высокого давления, будет поступать после первого дросселирования (1 — от) кг газа и после второго дросселирования (т — п) кг газа. [c.712] Общая холодопроизводительность цикла складывается из холодопроизводитель-ностей двух дроссельных циклов — цикла промежуточного давления (в пределах давлений Рх и Ра) и цикла низкого давления (в пределах Ро и Pi), причем согласно предыдущему, холодопроизводительность первого составляет 8 — 2 и холодопроизводительность второго равна m(i i — I j). [c.712] Цикл с двукратным дросселированием и предварительным (аммиачным) охлаждением. Применение предварительного охлаждения сжатого газа с помощью компрессионной холодильной машины в цикле с двукратным дросселированием, так же как в цикле с однократным дросселированием (см. стр. 708 сл,), позволяет повысить эффективность процесса. Для этой цели в схему цикла с двукратным дросселированием вводят два регенеративных теплообменника (вместо одного на рис. XVII-15) и между ними устанавливают аммиачный холодильник, в котором сжатый газ высокого давления охлаждают испаряющимся аммиаком. Таким образом, схема предварительного охлаждения в этом цикле аналогична показанной на рис. XVII-13. [c.712] Сжатый и охлажденный газ по выходе из теплообменника V расширяется в дросселе VII до атмосферного давления и частично сжижается (линия 4—6). Несжиженная часть газа, состояние которого характеризуется точкой 7, направляется на охлаждение сжатого газа в теплообменник V, где нагревается (по изобаре 7—5 ), а затем, смешиваясь с газом, выходящим из детандера, проходит вместе с ним через теплообменники IV и III. Изменение состояния газа, нагревающегося в этих теплообменниках до первоначальной температуры, изображается изобарой 5 —I. [c.713] Пусть на 1 кг газа, сжимаемого в компрессоре, одна часть газа в количестве т кг. направляется на дальнейшее охлаждение и дросселирование, а другая часть (1 — т) кг. на расширение в детандер. [c.714] Работа, затрачиваемая в цикле на сжатие 1 кг газа, определяется удельной работой сжатия в компрессоре, уменьшенной на величину работы, совершаемой детандером. [c.715] Вернуться к основной статье