ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разделение газовых смесей и сжижение газов методом глубокого охлаждения из "Процессы и аппараты химической технологии" Такие процессы, как смешение газов и испарение, протекают с увеличением энтропии. Обратные процессы — разделение газовой смеси и сжижение газов — сопровождаются уменьшением энтропии. Так как энтропия изолированной системы самопроизвольно уменьшаться не может, для осуществления этих процессов должна затрачиваться работа. [c.401] Разность Чо — к — равная количеству тепла, отнимаемого от поступающего газа, представляет собой требуемую холодопроизводительность. [c.402] Д5 — увеличение энтропии окружающей среды. [c.402] Минимальное значение работы А1 соответствует обратимому проведению процесса, когда увеличение энтропии окружающей среды равно уменьшению энтропии перерабатываемого газа. Минимальная работа не зависит от способа проведения процесса и определяется только свойствами газа и температурой Т. [c.402] Для осуществления процесса необходимо проведение холодильного цикла, холодопроизводительность которого должна быть равна заданной величине. Для разделения газовых смесей и сжижения газов применяют так называемые циклы глубокого охлаждения, использующие дросселирование газа или расщире-ние его в детандере. [c.402] Можно показать, что минимальная работа для разделения газовой смеси равна работе изотермического сжатия компонентов смеси от давления, равного их парциальному давлению в смеси, до общего давления смеси. [c.403] Потери холода складываются из следующих статей. [c.403] М — разность температур (недорекуперация) между поступающим в теплообменник сжатым газом и уходящим обратным газом. [c.403] Обычно М составляет 5° при применении регенераторов она может быть снижена до 3°. [c.403] Таким образом, холодопроизводительность при дросселировании равна разности теплосодержаний газа до ( 1) и после (ь) изотермического сжатия в компрессоре. [c.404] Используя дросселирование воздуха в сочетании с рекуперацией холода, К- Линде разработал рассматриваемые ниже циклы получения жидкого воздуха. [c.404] На диаграмме Т —S линия 1—2 выражает изотермическое сжатие воздуха в компрессоре, линия 2—3 — охлаждение сжатого воздуха в теплообменнике (при постоянном давлении р ), линия 3—4—дросселирование (при / = onst). Точка 4 изображает состояние воздуха после дросселирования. Она лежит в области влажного пара, причем доля сжиженного воздуха х равна отношению отрезка 4—5 к отрезку О—5, а точки О и 5 изображают состояние жидкого и несжиженного воздуха. Линия 5—1 изображает нагрев несжиженной части воздуха (при постоянном давлении Pl). [c.405] Разность 1 — L возрастает с повышением давления сжатия Рз поэтому данный цикл требует значительного давления (около 200 ата) и связан с большим расходом энергии. [c.405] Полученный в сборнике промежуточного давления V жидкий воздух для удаления его из системы дросселируется до атмосферного давления и поступает в сборник низкого давления VI , причем часть жидкого воздуха испаряется. Испаренный воздух и несжиженная часть воздуха после первого дросселирования проходят через теплообменник III, где нагреваются и охлаждают воздух, сжатый до высокого давления. [c.405] Взамен жидкого и испаренного воздуха, удаляемых из системы, вводится такое же количество свежего воздуха, который сжимается во вспомогательном компрессоре I до промежуточного давления. [c.406] На Т—S диаграмме линия 2—3 изображает сжатие в компрессоре от промежуточного до высокого давления, линия 3—4 — охлаждение в теплообменнике, линия 4—5 — первое дросселирование, линия 7—2 — нагревание в теплообменнике несжиженной части воздуха, линия 6—8 — второе дросселирование и линия Р—1 — нагревание в теплообменнике воздуха, испаренного при втором дросселировании. [c.406] Цикл с двухкратным дросселированием и предварительным охлаждением. Этот цикл является комбинацией циклов с двухкратным дросселированием и предварительным охлаждением. [c.407] При адиабатическом процессе энтропия не изменяется (так как Q = 0) и процесс расширения газа от давления р., до р изображается на Г — 5 диаграмме вертикальной линией 2—3 (рис. 16-16) точка 2 изображает начальное, а точка 3 — конечное состояние газа. [c.408] Цикл высокого давления (цикл Гейландта). Сжатый до давления около 200 ата воздух (рис. 16-17) разделяется на две части, из которых одна направляется в детандер //, а другая в теплообменник /// и далее в дополнительный теплообменник IV. Охлажденный в теплообменниках воздух дросселируется и часть его сжижается.. Несжиженная часть проходит дополнительный теплообменник, после чего смешивается с воздухом, расширившимся и охладившимся в детандере. Эта смесь охлаждает сжатый воздух в теплообменнике III. [c.409] Первый член (4 —i ) выражает холодопроизводительность, получаемую в результате дросселирования, а член М (4—/g) — холодопроизводительность, соответствующуго работе, отданной в детандере. [c.409] Вернуться к основной статье