ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гидравлическое сопротивление регенератороз из "Глубокое охлаждение Издание 3 Ч 2" В тех установках глубокого охлаждения, где не требуется получения чистого продукта, эти отрицательные качества регенераторов не имеют особого значения. К таким установкам следует в первую очередь отнести установки обогащенного воздуха и кислородные установки для получения кислорода чистотой 96—97%. [c.151] В конструкциях регенераторов, которые применяются в установках глубокого охлаждения в настоящее время, теплообмен между воздухом и холодными газами—азотом и кислородом—происходит периодически через теплоемкую насадку, состоящую из больщого количества дисков (галет), навитых из тонкой гофрированной ленты. Через интервалы в 2—3 мин происходит переключение потоков и теплый воздух проходит попеременно через один из двух парно работающих регенераторов, охлаждается, воспринимая холод от насадки, через которую перед этим прошел обратный холодный газ из разделительной КОЛОННЫ . В то время как в одном регенераторе происходит охлаждение воздуха, в другом в это время происходит нагревание холодного газа. Для осуществления непрерывного теплообмена на теплом конце регенераторов устанавливаются специальные переключающиеся клапаны, периодически впускающие воздух и обратные газы — азот и кислород. [c.151] Харакатер теплообмена в регенераторах установок глубокого охлаждения впервые был подробно исследован Гаузеном. В разработанной им теории подробно освещается характер тепературных изменений в регенераторах. В качестве примера рассмотрена пара регенераторов высотой 3 м, заполненных металлической насадкой весом 1 250 кг в каждом регенераторе, поверхность которой составляет 860 2. В регенераторе периодически происходит теплообмен между 1 ООО воздуха, поступающего при температуре 20° С, и 1 ООО азота при температуре —180° С. Коэффициент теплоотдачи от воздуха к насадке, а также от насадки к азоту принят равным 01 = 02 = =40 ккал м С - ч. [c.151] Характер температурных изменений в обоих регенераторах одинаков, а потому достаточно рассмотреть температурные колебания в одном из них. [c.151] На рис. 3-17 и 3-18 показано постепенное охлаждение аккумулирующей массы регенератора при прохождении азота с температурой на входе —180° С. [c.151] При непрерывном пропускании азота (рис. 3-17) кривые, характеризующие изменение температуры насадки по высоте регенератора, перемещаются вправо, приблизительно параллельно, приближаясь коси абсцисс. Кривые показывают изменение температуры насадки по времени. Через полчаса регенератор охлаждается почти полностью. [c.151] Часовые количества 1 ООО азота с начальной температурой /=—180 С 1 ООО л з воздуха с начальной температурой 3 =20 С. [c.152] Изменение температуры насадки при установившемся состоянии регенератора представлено на рис. 3-19. [c.153] Верхняя и нижняя кривые являются температурными пределами, между которыми изменяется температура аккумулирующей насадки. Между ними нанесены температуры насадки через каждые 0,4 чин. [c.153] Через регенератор проходит 1 ГОО л азота с начальной температурой = = —180° С и I ООО л(3 воздуха с началиной температурой /д = 20° С. [c.153] Указанные особенности в характере колебаний температур насадки и потоков становятся наглядными при рассмотрении графика периодического изменения температур. [c.154] На концах регенератора разность температур между насадкой и газами составляет 0,8° С вместо 1,7° С в середине регенератора. Уменьшение разности температур влечет за собой уменьшение количества передаваемого тепла. [c.155] Количество передаваемого в теплообменнике тепла зависит от коэффициента теплопередачи, поверхности теплообмена и разности температур. Для удобства сравнения регенератора и теплообменника примем, что величина внешней и внутренней поверхностей трубок теплообменника практически одинакова, а термическим сопротивлением стенки трубок можно пренебречь. Такой теплообменник будет равноценен паре регенераторо1В в том случае, если- 1) коэффициенты теплоотдачи oi и г для теплообменника и регенератора будут одинаковы и 2) внутренняя или равная ей наружная поверхности теплопередачи трубчатого теплообменника будут одинаковы с поверхностью каждого из двух попеременно работающих регенераторов. Другими словами, суммарная поверхность теплообмена двух регенераторов должна равняться удвоенной поверхности теплообменника. [c.155] При этих условиях каждый из газов в том и другом случае омывает одинаковые поверхности, стой лишь разницей, что в теплообменнике процесс идет непрерывно, а в регенераторе попеременно, через определенные периоды времени. Если коэффициенты теплоотдачи oi и 2 для наружной и внутренней стенок теплообменника одинаковы, то разность температур между стенками трубок и газами составляет половину разности температур между двумя газами. Как раз такое же положение мы имеем в средней части регенератора, где насадка имеет среднюю температуру между температурами охлаждающегося и нагревающегося газа. [c.155] Если в теплообменнике и регенераторе по всей их поверхности создать одинаковые разности температур, то через теплообменник можно передать то же количество тепла, что и через пару регенераторов. При весьма малых периодах переключения, когда изменение температур идет по закону прямой линии, пара регенераторов будет равноценна теплообменнику по количеству передаваемого тепла при прочих равных условиях. В силу искажения прямолинейного характера изменения температур и наличия так называемой температурной петли (петли гисте-ризиса) поверхность регенератора должна быть увеличена пропорционально уменьшению средней разности температур для передачи того же количества тепла, что и в теплообменнике. [c.155] Следует иметь в виду, что при сравнении регенератора с теплообменником не учитывалось термическое сопротивление твердых СОг и НгО, а также изменение теплоемкости насадки в зависимости от температуры. [c.155] Через регенератор проходит 1 050 воздуха с начальной температурой 3 =20 С и I ООО лз азота с начальной температурой =—180 С. Период переключения 2 мин. [c.156] Лишь на концах регенератора это изменение температур окажется нарушенным вследствие постоянства температур поступающего воздуха и азота совершенно так же, как это мы имеем в случае линейного изменения температуры насадки. [c.157] Однако И при искривленных линиях изменения температур насадки в средней части обоих регенераторов будет передано теплоты столько же, как и в эквивалентном им теплообменнике. [c.157] На рис. 3-23 показано изменение температур в средней части и иа рис. 3-24 — на холодном конце регенератора при неравных потоках теплого и холодного газов. [c.157] Вернуться к основной статье