Детандеры поршневые конструкции

Конструкции детандеров. Поршневые детандеры, в зависимости от рабочего давления и температуры поступающего воздуха, можно разделить на две основные группы [c.339]

Типоразмеры поршневых воздушных детандеров вертикальной конструкции [c.354]

У идеального газа при адиабатическом расширении без совершения внешней работы температура изменяться не должна, но у реального газа при его расширении преодолевается взаимное притяжение соседних молекул, возникающее вследствие действия межмолекулярных сил. На это затрачивается внутренняя энергия газа, и в результате происходит охлаждение это эффект Джоуля — Томсона. Так как отклонение газов от идеального состояния тем значительнее, чем больше давление и ниже температура, то и охлаждение тем сильнее, чем больше разность давлений (до и после расширения) и ниже температура. Однако снижение температуры относительно невелико (0,1—0,3°С на каждую атмосферу снижаемого давления). Значительно бЬль-шее охлаждение достигается при расширении с совершением внешней работы в специальных машинах-детандерах. Охлаждение происходит почти исключительно за счет совершения работы и лишь в небольшой степени за счет дросселирования. В массивных поршневых детандерах, работающих подобно паровым машинам, вследствие их низкого коэффициента полезного действия приходится сжимать воздух до давления 2-10 н/м . В 1938 г. академик П. Л. Капица разработал конструкцию компактного турбодетандера, который работает по принципу реактивной паровой турбины с высокой производительностью и с к. п. д. до 0,83, что позволило снизить начальное давление ежа- [c.217]

Учебное пособие не содержит сведений о конструкциях компрессорного оборудования, детандерах, поршневых и центробежных насосах жидких криогенных продуктов, арматуре ввиду их подробного изложения в специальной литературе [5, 81. В книге также не рассматриваются вопросы, связанные с автоматизацией технологических процессов на воздухоразделительных и криогенных установках. С этими материалами подробно можно ознакомиться в специальной литературе. [c.3]

Детандеры по конструкции бывают двух типов — поршневые и турбодетандеры. [c.286]

Поршень детандера наборный, имеет семь проставочных колец, между которыми расположены пружинящие стальные кольца поверх последних надето по два уплотнительных кольца из перлитного чугуна. Такая конструкция поршня сокращает утечку воздуха через поршневое уплотнение, поскольку число колец увеличено при той же длине поршня. [c.342]

Фильтрация через фильтры из шинельного сукна или фланели является основным способом очистки от масла воздуха, выходящего из поршневых детандеров. Образец конструкции детандерного фильтра изображен на рис. 111-22. Фильтр состоит из корпуса 3 со съемной крышкой /, В корпус помещают вставку из цилиндрических перфорированных стаканов, обтянутых фланелью или шинельным сукном. Для удержания крупных частиц масла в нижнюю часть фильтра помещают корзину с насадкой из колец Рашига. [c.169]

Конструкции поршневых детандеров. На рис. 89 показан разрез вертикального детандера высокого давления ДВД-7. [c.137]

На основе опыта эксплуатации поршневых детандеров в последующие годы была продолжена разработка новых конструкций этих машин с целью повышения их надежности и эксплуатационных показателей. В качестве примера на рис. 6.12 показан детандер ДВД-12, а на рис. 6.13 — детандер ДВД-13. [c.351]

При применении фторопластовых поршневых колец такой же конструкции, как и графитовых, в комбинации с распорной металлической пружиной оказалось, что для давлений 50 кГ/см и выше (в детандерах высокого давления и в других машинах) такая конструкция не пригодна. [c.115]

Детандеры типов ДК-50, ДВД-9, ДВД-10, ДВД-11 и ДВД-13 представляют собой вертикальные машины, в основном аналогичные по конструкции описанным выше детандерам с уплотнением поршневыми кольцами. [c.141]

Цикл низкого давления. Термодинамическое преимущество охлаждения газов путем их расширения с отдачей внешней работы долгое время нельзя было реализовать из-за низкого коэффициента полезного действия применявшихся поршневых детандеров 0,6). Созданная П. Л. Капицей оригинальная конструкция турбодетандера, отличающегося высоким [c.751]

Клапаны детандеров. Высокие требования предъявляются к клапанам в отношении их надежности и долговечности работы. В поршневых детандерах применяют клапаны различной конструкции толкающие и тянущие неразрезные и разрезные тарельчатые и шариковые неразгруженные и разгруженные. [c.355]

В воздушных машинах используют эффект резкого снижения температуры при расширении сжатого газа с отдачей работы. Машина, конструкция которой основана на этом принципе, называется детандером. Если направить сжатый до 6-10 Па воздух в цилиндр поршневого детандера, то поршень начнет перемещаться, вращая коленчатый вал, т. е. производить работу. Температура выходящего В атмосферу воздуха снизится с 20 до —90 "С. [c.22]

Такая конструкция, применявшаяся еще в первых воздушных тепловых двигателях, позволяет оригинально решить проблему уплотнения холодного объема без потерь холода при помощи работающего при обычных температурах поршня. Примечательно, что конструкторы поршневых детандеров для ожижения воздуха не использовали этого решения, которое могло бы им помочь в устранении многих трудностей. [c.35]

Конструкции поршневых детандеров [c.344]

Детандером называется машина для расширения воздуха с отдачей внешней работы. По конструкции детандеры разделяются на поршневые и турбодетандеры, применяемые в зависимости от давления, расхода и степени расширения воздуха. [c.332]

КОНСТРУКЦИИ ПОРШНЕВЫХ ДЕТАНДЕРОВ [c.48]

Поршневые уплотнения. В детандерах нашли применение следующие виды поршневых уплотнений металлические кольца, смазываемые маслом поршневые уплотнения из пластмасс, работающие без смазки. В конструкциях поршневых детандеров низкого давления зарубежных фирм применялись также детандеры с уплотнениями поршней манжетами из обезжиренной кожи и со щелевым уплотнением, смазываемым маслом. [c.354]

В детандере возникают гидравлические удары и растут потери холода. В итоге при очень низких температурах эфс ктивность расширения газа в детандере значительно снижается. По этим причинам при сжижении воздуха и других газов расширениё в детандере используют только для предварительного охлаждения, а дальнейшее охлаждение до температуры сжижения осуществляют путем дросселирования. Такие комбинированные циклы, применяемые в технике, различаются в основном величиной давления, до которого сжимается сжижаемый газ, и конструкцией детандера (поршневые детандеры и турбодетандеры). [c.672]

В некоторых конструкциях поршневых детандеров удается избавиться от потерь из-за утечек через неплотности. В детандерах на гелиевом и водородном уровнях, а также в микродетандерах наиболее существенны потерн на трение между поршнем и цилиндром и от теплопритоков пзвие. В ряде конструкций (бесклапанные детандеры) отсутствуют потери от смешения при выталкивании. [c.91]

Для расширения газов используют и детандеры — машины, подобные по конструкции поршневому или центробежному компрессору, в которых адиабатическое расширение сочетается с совершением внешней работы. Внутренняя энергия газа при адиабатическом расширении частично преобразуется в механическую работу поршня или рабочего колеса детандера. В результате происходит более глубокое охлаждение газа, чем при простом дросселировании. Глубокое охлаждение (до температуры ниже —100 °С) получают дросселированием предварительно охлажденного сжатого газа или комбинируют дросселирование газа с его последующим расширением в детандере. [c.55]

Наряду с взрывоопасными примесями, поступающими в воздухоразделительные установки с атмосферным воздухом, в блоки разделения могут поступать углеводороды, генерируемые в самой установке. Загрязнение воздуха маслом может происходить в фильтрах очистки воздуха от пыли, а также в компрессорах и детандерах при их неудовлетворительной конструкции и эксплуатации. Наряду с этим воздух при сжатии в поршневых компрессорах загрязняется продуктами термического крекинга масла в цилиндрах компрессоров, который особенно интенсивно протекает при температурах сжатия более 423 К (150 °С) и при использовании недостаточно стабильных типов масел. [c.18]

Охлаждение при помощи поршневого детандера. Поршневой детандер впервые был применен Клодом. В принципе поршневой детандер представляет собой просто двигатель с возвратно-поступательным движением поршня в цилиндре, аналогичный паровой машине, которая применяется уже более столетия. Практически наиболее трудной проблемой является проблема смазки при низких температурах. Первоначально Клод использовал для смазки легкие углеводороды, которые при рабочих температурах в его детандере оставались жидкими. В более современных детандерах используются поршни или поршневые кольца из специальных материалов, которые и без смазки могут работать с малым трением и износом. В детандерах установок Горного бюро США для выделения гелия из природного газа используются поршневые кольца из пластмассы (микарта). Коллинз [И] описал ожижитель азота с воздушным детандером, поршень которого покрыт слоем микарты, а бронзовый цилиндр — хромирован. В гелиевом ожижителе-крио-стате конструкции Коллинза [12], который будет описЗн ниже, применены детандеры с цилиндром и поршнем из азотированной стали. По-видимому в таких детандерах смазкой служит сам газ, очень тонкий слой которого во время работы всегда находится между поршнем и цилиндром ). Коллинз установил, что для воздушных детандеров такая пара, как хромированная бронза — пластмасса является более предпочтительной, чем азотированные поршень и цилиндр. Это объясняется не только более простой технологией изготовления первой из вышеупомянутых пар, но и ее меньшей склонностью к повреждениям от твердых инородных частиц (к так называемым затираниям). К-п. д. воздушного детандера Коллинза составляет 85%, причем он не уменьшился после нескольких тысяч часов работы. Поршень и цилиндр воздушного детандера Коллинза показаны на фиг. Г16. Позднее Коллинз сконструировал детандеры с поршнями, поверхность которых состоит из слоев кожи, находящихся в контакте со стенками цилиндра. [c.41]

Детандеры с уплотнением поршня кожаными манжетами работают при давлении впуска от 15 до 30 кгс/сл и температуре на входе от —100 до —120 °С кожа должна быть специальной обработки с тем, чтобы она не теряла эластических свойств прн низких температурах. Такие уплотнения применены в детандерах фирмы Эйр-Продактс , Лер-Ликид и др. Детандеры среднего давления отечественной конструкции работают при более высоких давлениях и температуре воздуха на входе в цилиндр и поэтому снабжаются чугунными поршневыми кольцами. [c.340]

Поршневые детандеры — тихоходные машины (л= =100—400 об1мин) при использовании разгруженных клапанов удается довести число оборотов небольших машин до 1200 об/мищ поршневые детандеры снабжаются устройствами для регулирования холодопро-изводительпости, чаще всего методом изменения угла отсечки впуска, а иногда изменением числа оборотов. Наименее эффективным способом является дросселирование газа перед детандером. Поршневое уплотнение осуществляется металлич. поршневыми кольцами со смазкой маслами, имеющими низкую темп-ру застывания. В конструкциях уплотнений без смазки применяют графит, армированный фторопласт с различными присадками, кожу и др. В гелиевых детандерах применяют бесконтактные щелевые или [c.263]

Цикл Клода. В цикле Клода значительная часть сжатого воздуха подвергается расширению в расширительной машине (детандере), а энергия расширения отводится из системы. В наиболее совершенных конструкциях эта энергия используется как часть энергии сжатия поступающего воздуха. Уменьшение энергии расширенного в детандере воздуха является дополнительным количеством холода в цикле (дополнительной холодопроизводительно-стью цикла). Упрощенная схема цикла Клода представлена на фиг. 1.5. Клод применял детандер поршневого типа, однако сейчас в качестве детандеров применяются турбины (турбодетандеры). Этот цикл более близок к идеальному обратимому циклу, так как в нем используется детандер с процессом, приближающимся к изоэнтропийному. Если применять достаточно большое число детандеров, то степень приближения к термодинамической обратимости цикла будет ограничена только несовершенством машин (компрессора и детандеров) и потерями, вызванными неполным теплообменом и теплопритоком из окружающей среды. [c.21]

Поршневые детандеры уже в течение многих лет применяются как в ожижителях, так и в других установках глубокого охлаждения. Детандеры с кривошипно-шатунным механизмом (в отличие от детандеров с кулачковым приводом) используются в установке для получения больших количеств гелия из природного газа (Амарилло, США). В США серийно выпускаются гелиевые ожижители конструкции Коллинза. Детандеры этих ожижителей, как и детандеры ожижителя гелия производительностью 45 л/час, сконструированного Коллинзом для криогенной лаборатории Массачусетского технологического института, имеют тонкие длинные штоки и работают при температурах до 10° К ). Таким образом, применение поршневых детандеров в водородных ожижителях средней производительности связано только с выбором соответствующих размеров и особенностей конструкции. [c.73]

В книге изложены основы теории, методы расчета, принципы конструирования и методы исследования низкотемпературных поршневых детандеров низкого, среднего и высокого давления для расширения воздуха, азота, водорода и гелия. Рассмотрены конструкции детандеров в целом и их отдельных узлов. Изложены методы расчета узлов и элеуентов, характерных для поршневых детандеров. [c.183]

Устанавливают зазоры между штоками впускного и выпускного клапанов и бойками толкателей в соответствии с паспортными данными. Снимают предохранительный клапан с цилиндра, мембрану и измеряют линейное вредное пространство. Проверяют равномерность натяжения ремней передачи от электродвигателя к маховику детандера. Пускают электродвигатель и обкатывают детандер вхолостую с увеличенной подачей масла на цилиндры в течении 1—2 ч. При обкатке внимательно следят за давлением в циркуляционной смазочной системе, степенью нагрева трущихся частей, отсутствием стуков и заеданий клапанов. В новых конструкциях поршневых детандеров применяют поршневые кольца из материалов на основе фторопластов, режим приработки которых отличается от обкатки машин, смазываемых маслами, и должен предусматривать многократные пуски на непродолжительное время с остаг.овками для охлаждения узлов трения. [c.85]

Растущий интерес к таким детандерам делает приводимый в статье анализ, который впервые в виде информационного сообщения появился в конце 1957 г., а при написании данной статьи дополнен и несколько переработан, ценным для Оолее широкого круга читателей. Хороший обзор применения поршневых турбодетандеров был недавно опубликован Коллинзом и Кеннеди [1], в который также включены работы Лэнда [2] и Джекета [3]. Тип детандера, наиболее целесообразный для данной ожижительной установки, зависит от ее производительности. Многие типы детандеров, которые успешно применялись ранее в других установках, могут быть рассмотрены с целью их использования в установках для ожижения водорода. К таким машинам можно отнести в порядке возрастания производительности поршневые детандеры, ротационные вытеснительного типа , особенно детандер конструкции Лисхольма, радиальные и осевые турбодетандеры. [c.70]

Дальнейшее улучшение конструкций поршневых детандеров связано с полным устранением внешнего привода клапанов. В этом случае конструкция машины существенно упрощается, размеры сокращаются и число оборотов может быть увеличено до 800—1200 в 1 мин [40, 41]. Один из образцов такого детандера с приводом клапанов от поршня, разработанный МЭИ и Одесским заводом Автогенмаш , показан в разрезе на рис. 97. Подъем впуокного клапана осуществляется подпру- [c.141]

Расширение части воздуха высокого давления пооисходит в поршневом детандере типа ДВД-2 конструкции ВНИИКИМАШ. Детандер представляет собой вертикальную одноцилиндровую машину, число оборотов которой равно 200 в минуту. Количество [c.38]

Около 300 м 1час воздуха высокого давления расширяется с отдачей внешней работы в поршневом одноцилиндровом детандере типа ДВД-4 конструкции ВНИИКИМАШ. В качестве динамического тормоза используют асинхронный электродвигатель мощностью 18 кет. Число оборотов вала детандера 225 в минуту. [c.42]

Поршневые детандеры для расширения гелия являются наиболее сложной и ответствешгой частью ожижителя работой детандеров определяется эффективность ожижителя. Конструктив- ные формы машин определены специфическими условиями их работы и конструкцией ожижителя, на крышке которого они монтируются. Цилиндры детандеров располагаются в той части аппарата, где температура газа в теплообменнике близка к рабочим температурам детандера поэтому расстояние между цилиндровой и кривошипно-шатунной группами оказывается значительным. В таких условиях длинные и тонкие штоки и тяги клапанов должны работать только на растяжение, так как даже [c.38]

Конструкции поршневых детандеров, во многом сходньге с конструкциями поршневых компрессоров, имеют ряд специфических особенностей, которые должны учитываться при проектировании машины. [c.48]