ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Циклы глубокого охлаждения Теоретически минимальная работа для сжижения газа из "Глубокое охлаждение Часть 1" При сжижении газа происходит понижение его температуры с до Го, которая лежит значительно ниже температуры окружающей среды. Энтальпия газа при этом понижается с до /о, Причем разность h—г о = = Q2 представляет собой количество отнимаемого тепла. [c.80] Теоретически минимальная работа, необходимая для сжижения газа, может быть получена при условии, что отдельные процессы — понижение температуры газа и отнятие от него скрытой теплоты парообразования — будут проведены обратимо. [c.80] Охлаждение газа при постоянном давлении от температуры Т (точка 1 на рис. 2-1) до температуры (точка 2 на рис. 2-1) может быть проведено при по1мощи бесконечно большого числа обратных циклов Карно с переменными температурами холодного источника между Ti и П. Для любого обратного (холодильного) цикла тепло, отнимаемое рабочим агентом при низкой температуре, вместе с совершенной им работой должно быть передано другому источнику с б лее высокой температурой, каковым может быть охлаждающая вода или атмосферный воздух. Наивысшей температурой теплого источника будет температура Т. [c.80] Для некоторого промежуточного состояния газа (точка а) понижение его температуры на величину йТ может быть осуществлено при помощи элементарного обратного цикла Карно абвг. [c.81] Для сжижения газа, охлажденного до температуры насыщенного пара Г2, необходимо при этой температуре отнять скрытую теплоту парообразования г, что может быть осуществлено при помощи обратного цикла Карно с температурами источников Т1 и Т г. [c.81] Работа А1 изображается площадью 2 — 0 — 4 — 3. [c.81] В точке О газ полностью ожижен, и минимальная работа для его сжижения представляет собой сумму работ, затрачиваемых для охлаждения газа и отнятия от него скрытой теплоты парообразования, т. е. [c.82] Минимальная работа на рис. 2-1 изображается площадью 1 — 2 — О — 4. Эта площадь представляет собой разность двух площадей. [c.82] Это выражение для минимальной работы, затрачиваемой для сжижения газа, может быть получено, исходя из первого и второго законов термодинамики. [c.82] Расход энергии на сжижение газа при обратимом процессе зависит только от свойств сжижаемого газа. [c.82] Сам сжижаемый газ может слу-житьхладоагентом для обратимого холодильного цикла. В этом случае для сжижения газа требуется теоретически минимальная работа, и цикл называется идеальным. [c.83] Идеальный цикл сжижения газа можно представить следующим образом (рис. 2-2). [c.83] Газ сжимается изотермически по линии / — 5 до необходимого давления Рз, и выделяющаяся при сжатии теплота отводится охлаждающей водой в холодильнике. Сжатый газ адиабатически расширяется по линии 3 — Ос совершением внешней работы, его температура понижается и в конце расширения (точка 0) це.ликом сжижается. [c.83] Дальше процесс идет по линии 0 — 2-от охлаждаемой среды. [c.83] Количество отнимаемого тепла i — iQ = Q2 на диаграмме изображается заштрихованной площадью 1 — 2 — 0—3 — ограниченной кривой 1 — 2 — 0, осью абсцисс (для Г = 0) и вертикалями, соответствующими начальному и конечному состояниям газа. Минимальная работа изображается площадью 1 — 3 — 0 — 2 — 1. [c.83] В действительности расход энергии в применяемых холодильных циклах во много раз выше указанной цифры вследствие необратимости отдельных процессов (дросселирование, теплообмен при конечной разности температур, потери тепла в окружающую среду и т. д.), причем наиболее экономичные из них обладают меньшей необратимостью. При необратимом цикле сумма энтропий веществ, уходящих из системы, всегда больше суммы их энтропий при входе в систему. Общее увеличение энтропии А5 является мерой необратимости процесса. Увеличение работы из-за необратимости процесса составляет Т Л5, где Т — температура окружающей среды. [c.83] На рис. 2-3 величина равняется отрезку V 4. [c.84] Дополнительная работа, связанная с необратимостью процесса охлаждения газа от источника с низшей температурой, эквивалентна той дополнительной работе по сжижению газа, которую мы имеем в цикле Карно, т. е. [c.84] Идеальный цикл практически неосуществим, так как для его осуществления давление в точке 3 должно равняться 400 000—500 000 ата для того, чтобы при адиабатическом расширении газа 3—О попасть па пограничную кривую. [c.85] Поэтому действительные циклы сравнивают с циклом Карно. [c.85] Вернуться к основной статье