ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Назначение и область работы турбодетандеров из "Турбодетандеры кислородных установок" Промышленный способ разделения воздуха на кислород, азот и другие компоненты состоит из трех основных процессов сжижения воздуха, разделения способом ректификации, рекуперации холода той части продуктов разделения, которая выводится из воздухоразделитель ной установки в газообразном виде. [c.5] Поскольку воздух является смесью низкокипящих газов и разделение способом ректификации требует их предварительного сжижения, то процессы в воздухоразделительной установке всегда протекают при температурах более низких, чем температура окружающей среды. Наиболее низкая из температур, имеющих место в воздухоразделительной установке, соответствует, примерно, температуре сжижения азота при атмосферном даВ лении —196°. [c.5] Вследствие конечной поверхности теплообменной аппаратуры, холод продуктов разделения не может быть полностью передан воздуху, вступающему в установку на разделение. Кроме того, неизбежны также потери холода в окружающую среду. Поэтому для нормальной работы воздухоразделительная установка должна иметь непрерывный, количественно определенный, приток холода. [c.5] Количество холода, необходимого для поддержания нормальной работы установки, как это следует из закона сохранения энергии, не зависит от характера процессов, протекающих внутри воздухоразделительной установки, а определяется лишь ее внешним тепловым балансом. Численно количество необходимого холода равно разности между теплосодержанием (энтальпией) массы воздуха, вступающей в установку, и теплосодержанием продуктов, выводимых из установки, плюс потери в окружающую среду. [c.5] В установках для разделения воздуха необходимый холод получают путем расширения низкокипящих сжатых газов. Большей частью для этого применяют воздух или азот. [c.6] Наиболее просто можно получить холод на основе эффекта Дмсоуля-Томсона путем расширения сжатого газа в дроссельном вентиле. Однако значительно большее охлаждение можнО получить расширением сжатого газа в расширительной машине — детандере поршневого или турбинного типа, с одновременным производством внешней работы. [c.6] Лишь в маломощных установках для получения газообраз-його кислорода, в целях максимального упрощения, весь холод получают на основе эффекта Джоуля-Томсона, несмотря на его малую экономичность. [c.6] В крупных установках по выработке газообразного кислорода подавляющую часть холода получают расширением газа в детандере. [c.6] Количество холода, получаемого при расширении газа в детандере, измеряется разностью его теплосодержаний до и после расширения. Само собой разумеется, что детандер во избежание теплопритока из окружающей среды должен быть возможно лучше изолирован, поскольку теплоприток означает по-, терю холода. [c.6] Величину 0 — называют располагаемой удельной энергией, а эквивалентную ей величину Ло — располагаемым удельным теплоперепадом. [c.7] Этим выражением следует пользоваться только в тех пределах, в каких газ можно принять за совершенный. В остальных случаях следует производить вычисления с помощью гх-диаграммы на основе выражения (1). [c.7] Отношение т] мы будем называть коэффициентом полезного действия (к. п. д.) детандера. Естественно, что при отсутствии теплообмена с внешней средой величина т] характеризует также степень превращения располагаемой удельной энергии в работу на валу. [c.8] Тип детандера зависит от параметров расширяемого в нем потока, т. е. от весового секундного расхода О газа, его начального давления ро, начальной температуры Го, противодавления р2, а следовательно и степени понижения давления 8=Ро/Р2, и объемного расхода Сю. В свою очередь параметры потока зависят в основном от давления холодильного цикла. [c.8] В технике глубокого холода применяются холодильные циклы с различным начальным давлением расширяемого в детандере газа от 200 до 6 ат [25], [26]. Для холодильного цикла высокого давления характерны высокие начальные давления ро, большие степени понижения давления, сравнительно высокие начальные температуры на входе То и малые удельные объемы и объемные расходы расширяемого газа. По мере уменьшения начального давления цикла степень понижения давления и начальная температура уменьшаются, а объемный расход повышается. [c.8] В том случае, когда начальное давление высокое, удельный объем и объемный расход газа малы, а начальная температура не очень низкая, притом такая, что во время расширения газ не достигает области насыщения, детандер выполняется в виде поршневой машины. [c.8] Когда же начальное давление умеренное или низкое, удельный объем и объемный расход велики, а начальная температура низкая, или во время расширения охлаждаемый газ достигает состояния насыщения или даже частично конденсируется, применение поршневых машин из-за целого ряда обстоятельств становится невозможным. [c.8] Во-первых, при низких температурах на входе применение какой-либо смазки для поршня исключается. Применение же несмазываемых поршней с зазоро.м между поршнем и цилиндром неизбежно снижает к. п. д. [c.9] Во-вторых, из-за предварения выпуска фактическое давление конца расширения в цилиндре выше противодавления, что при небольшой степени понижения давления, какое имеет место при циклах низкого давления, приводит к снижению к. п. д. [c.9] Затем при большом удельном объеме газа возрастает относительная величина потерь в клапанах. Наконец, при большом удельном объеме, вследствие малого значения объемной теплоемкости, возрастает относительная величина потерь от теплопритока (внешнего и трения уплотнений). Особенно сильно возрастают потери, как показывает опыт [26], в случае, когда расширяемый газ начинает конденсироваться внутри машины. Это объясняется как наступающими при этом гидравлическими ударами, так и непомерным увеличением холодопотерь, поскольку, как известно, при конденсации теплообмен протекает с исключительно высокими значениями коэффициента теплоотдачи. [c.9] Вернуться к основной статье