Машины для расширения-воздух для сжатия воздуха

Воздух нельзя превратить в жидкость при атмосферном давлении, так как критические температуры N2 и О2 соответственно равны —147 и —119°С, по-, этому для сжижения требуется сильное охлаждение. Его достигают, заставляя сжатый воздух совершать работу в адиабатических условиях (без теплообмена с окружающей средой) и, в заключительном этапе, дросселированием — расширением при выходе иэ узкого отверстия. Прн дросселировании происходит охлаждение в результате работы против действия межмолекулярных пан-дер-вааль-совых сил. Для сжижения воздуха применяют различные установки, действие которых основано на указанных принципах. Используют и турбодетандер П. Л. Капицы — машину, которая работает при сравнительно небольших давлениях и отличается высоким к. п. д. [c.393]

Воздух, сжатый до 50 ата, расширяется в цилиндре расширительной машины до давления 5 ата. Подсчитать а) температуру воздуха после расширения, если до расширения она была 12° С б) какую температуру примет воздух, если расширение ему дать не в расширительной машине, а через дроссельный клапан. [c.201]

Сжижение при расширении газов с совершением внешней работы. В некоторых установках глубокого охлаждения использован принцип расширения газов с совершением внешней работы. Такое расширение воздуха осуществляется в особой поршневой расширительной машине — детандере — двигателе, работающем на сжатом воздухе. Производимая этим двигателем работа может быть использована для сжатия газа, что позволяет уменьшить расход энергии на его сжижение. Однако это уменьшение расхода энергии невелико, так как детандер имеет низкий коэффициент полезного действия. [c.206]

Машина работает на сжатом воздухе, имеющем давление 3 а/ия. а) Подсчитать, на сколько понизится температура воздуха в цилиндре машины, если первоначальная температура его 25° С и расширение его происходит до 1 ата. Принять прп этом, что процесс расширения идет строго по закону адиабаты, б) Определить работу сжатия 1 кг воздуха. [c.200]

Простейшей компрессионной холодильной машиной является воздушная холодильная машина, в которой холод получается путем расширения сжатого воздуха в детандере (стр. 554). Холодильный коэффициент этой машины очень низкий. [c.528]

Особенно эффективно ожижение воздуха происходит при его расширении в цилиндре поршневого детандера (машины, работающей на сжатом воздухе), где расширяющийся газ производит внешнюю работу, оказывая давление на поршень. В этом случае нужда в высоких давлениях отпадает, так как при снижении давления на одну атмосферу температура газа падает примерно на 2°С. [c.94]

Значительно более эффективным является расширение предварительно сжатого в изотермических условиях воздуха с совершением внешней работы. В этом случае расширение протекает в адиабатических условиях, без теплообмена с окружающей средой в поршневой или турбинной машине (поршневом или турбодетандере). При таком процессе разность ДТ и холодильный эффект, создаваемый детандером, в несколько раз выше, чем при дросселировании. Применение детандера не исключает того, что часть сжатого воздуха дросселируется. Тогда суммарное понижение температуры определяется как [c.231]

В установке применено высокоэффективное машинное оборудование для сжатия воздуха-турбокомпрессор К-ЗООО-61-1 производительностью 170 ООО м /ч с давлением сжатия до 6 amw, для расширения воздуха — два регулируемых по производительности турбодетандера. [c.64]

Можно получить глубокий холод также посредством расширения с производством внешней работы. Известно, что паровая машина (или турбина) служит для превращения энергии водяного пара в механическую работу. Пар производит работу, оказывая давление на поршень. При этом пар расширяется, температура и давление его понижаются. Представим себе аналогичный процесс в воздушной машине, в которой движение поршня происходит вследствие давления сжатого воздуха. Воздух расширяется, давление его падает, и температура понижается. Легко вычислить температуру воздуха на выходе из цилиндра такой машины. Если давление воздуха на входе равно 200 ат, на выходе 4 ат, температура воздуха на входе 25°, то температура воздуха на выходе, согласно расчету, равняется — 152°, т. е. понижается на 177°. Работу машины — детандера можно использовать для производства электроэнергии и, таким образом, снизить расход энергии па сжатие воздуха. Этот способ получения глубокого холода был впервые применен Ж- Клодом в 1902 г. для сжижения воздуха. В современных промышленных установках для разделения воздуха и других газовых смесей применяются оба способа расширения сжатых газов. [c.116]

Ом 18) Принципиальная схема установки для получения жидкого воздуха показана на рис. П-5. Предварительно освобожденный от пыли, влаги и углекислого газа воз-,. дух сжимается компрессором ( ) до 200—250 ат (при одновременном охлаждении ч водой), проходит первый теплообменник (Л) и затем разделяется на два потока, большая часть направляется в детандер (Л) — поршневую машину, работающую за сечет расширения воздуха. Последний, значительно охладившись в детандере, омывает. оба теплообменника и, охладив текущий навстречу сжатый воздух, покидает уста- Новку. Другой поток сжатого воздуха, охлажденный еще более во втором теплообменнике ( ), направляется через вентиль (В) в расширительную камеру (Г), после чего покидает установку вместе с воздухом из детандера. Вскоре наступает момент, когда в расширительной камере достигается температура сжижения воздуха, а затем он уже непрерывно получается в жидком состоянии. [c.39]

МПа (при одновременном охлаждении водой), проходит первый теплообменник А и затем разделяется на два потока. Большая часть направляется в детандер Д, представляющий собой поршневую машину, работающую за счет расширения воздуха. Последний, значительно охладившись в детандере, омывает оба теплообменника и, отдав свой холод текущему навстречу сжатому воздуху, покидает установку. Другой поток сжатого воздуха, охлажденный еще более во втором теплообменнике Б, направляется через вентиль В в расширительную камеру Г, после чего покидает установку вместе с воздухом из детандера. Вскоре наступает момент, когда в расширительной камере достигается температура сжижения воздуха, и он 5 же непрерывно получается в жидком состоянии. [c.35]

Таким образом, несмотря на тО, что схема поршневого компрессора не отличается от схемы поршневого насоса, рабочие процессы в этих двух машинах различны. В результате сжимаемости воздуха рабочие процессы в цилиндре компрессора более сложны, так как в нем, помимо всасывания и нагнетания, происходит еще сжатие или расширение воздуха и связанное с этим изменение его температуры. [c.255]

В воздушных холодильных машинах для получения низких температур используется адиабатическое расширение сжатого воздуха. Воздух из охлаждаемого помещения 1 (рис. 4) отсасывается компрессором 4, в котором адиабатически сжимается с повышением температуры. Затем сжатый воздух поступает в холодильник 3, где охлаждается при постоянном давлении. Далее воздух поступает в расширительный цилиндр 2, где, адиабатически расширяясь, охлаждается. Холодный воздух поступает опять в охлаждаемое помещение и нагревается, отнимая тепло от охлаждаемой среды. [c.12]

Получение жидкого воздуха производится в специальных машинах. Работа этих машин основана на следуюш ем принципе. При расширении предварительно сильно сжатого воздуха происходит значительное понижение температуры. Это понижение температуры используется для охлаждения следующей новой порции сжатого воздуха, которая при последующем расширении охлаждается еще сильнее, чем первая порция воздуха. Повторяя эту операцию несколько раз, можно настолько снизить температуру воздуха, что он начнет превращаться в жидкое состояние. [c.135]

В газовой холодильной машине также происходит сжатие и расширение газа. Однако этим газом является не подлежащий разделению воздух, а водород или гелий, циркулирующие в замкнутом цикле. Так как воздух не подвергается сжатию, становятся ненужными и дроссельные вентили, часто забивающиеся при эксплуатации. Движущиеся части не могут обмерзнуть, так как не соприкасаются с воздухом. По этой же причине продукт разделения не загрязняется маслом. Так как в этой установке отсутствует необходимость в сжатии воздуха, она получается относительно легкой. Этим же в значительной степени объясняются простота и надежность установки. [c.52]

В этих установках расширение воздуха осуществляется в особой поршневой расширительной машине, представляющей собой двигатель, работающий на сжатом воздухе. Работа, развиваемая [c.174]

Воздушную холодильную машину изобрел в 1845 г. американец Гарри, использовавший охлаждающий эффект расширения сжатого воздуха. Принцип действия воздушной холодильной машины показан на рис. 10, а. Холодный воздух при атмосферном давлении ро и температуре (точка 4, рис. 10, б) поступает в охлаждаемое [c.28]

Ожижение воздуха и его разделение путем ректификации представляют собой процессы, включающие тепло- и массообмен, испарение и конденсацию, расширение и сжатие газов и жидкостей. Для осуществления этих процессов используют различные машины и аппараты. Все-эти процессы связаны основными общими закономерностями, которые могут быть изучены термодинамическими методами. Использование диаграмм и графиков для наглядного изображения разбираемых процессов и проведения необходимых расчетов значительно облегчает эту задачу. [c.15]

Использование для сжатия и расширения воздуха турбомашин (турбокомпрессора и турбодетандера) с высоким к. п. д. дает возможность создавать на основе этого цикла установки для получения больших количеств жидкого воздуха, жидкого азота или жидкого кислорода значительно большей производительности, чем при использовании поршневых машин. В цикле низкого давления существенно упрощается технологическая схема, [c.84]

Использование для сжатия и расширения воздуха турбомашин (турбокомпрессора и турбодетандера) с высоким к. п. д. дает возможность создавать на основе этого цикла установки для получения больших количеств жидкого воздуха, жидкого азота или жидкого кислорода значительно большей производительности, чем при использовании поршневых машин. В цикле низкого давления существенно упрощается технологическая схема, облегчается обслуживание, повышаются надежность работы и взрывобезопасность установки. [c.82]

Как уже указывалось, единственный источник работы можно наглядно представить в виде подвешенного груза. Прп помощи приспособлений (рычагов, блоков), в подробности конструкций которых здесь нет надобности входить, груз может оказать любое давление на поршень машины. Если при расширении воздуха давление, оказываемое грузом на поршень, будет меньше давле- / ния воздуха, то груз поднимется на меньшую высоту, чем в том случае, если давление, оказываемое грузом на поршень, будет только на бесконечно малую величину меньше давления воздуха . Если при сжатии воздуха давление, оказываемое грузом на поршень, будет больше давления воздуха, то груз опустится больше, чем в том случае, когда давление, оказываемое грузом на поршень, будет только па бесконечно малую величину превышать давление воздуха. Поэтому, если давление, оказываемое грузом на поршень, будет отличаться на конечную величину от давления воздуха, то при расширении воздуха машина произведет меньшее количество работы над источником работы, а при сжатии воздуха источник работы произведет большее количество работы над машиной, чем в том случае, когда давление, оказываемое грузом на поршень, равно (в пределе) давлению воздуха. [c.149]

Внутреннее охлаждение газа ниже точки росы — охлаждение газа рас-ширением. Сжатием воздуха до более высокого давления, чем требуется условиями эксплуатации, охлаждением и его расширением влажность уменьшается во столько раз, во сколько конечное давление больше рабочего (при равных температурах). Расширением воздуха до требуемого рабочего давления лучше всего в расширительных машинах-детандерах снижают температуру воздуха, при этом происходит дальнейшее отделение воды. Для уменьшения необходимого перепада давления при расширении целесообразно подавать насыщенный влагой воздух. Но воздух после детандера, избавленный от излишней влаги, следует направлять в противоточный теплообменник, где отходящий воздух снизит температуру воздуха, подаваемого в детандер, и, кроме того, в результате повышения температуры относительная влажность отходящего из детандера воздуха уменьшится. Предполагается достаточная разность температур воздуха на входе в детандер и на выходе из него. [c.368]

В состав воздухоразделительной установки входит следующее оборудование машины для сжатия воздуха — компрессоры теплообменные аппараты для охлаждения воздуха и подогрева продуктов его разделения аппараты для очистки воздуха от двуокиси углерода, влаги, углеводородов и других примесей ректификационные колонны с конденсаторами-испарителями и переохладителями машины для расширения воздуха или азота — детандеры машины для сжатия продуктов разделения — компрессоры или насосы ожиженных газов коммуникации, арматура и контрольно-измерительные приборы, предназначенные для регулирования нормального технологического режима, для пуска из теплого состояния и для отогрева установки, а также для обеспечения ее безопасной эксплуатации. [c.153]

На выбор схемы большое влияние оказывает возможность создания и эффективность работы той или иной машины или аппарата. Так, например, применение холодильного цикла низкого давления зависит от возможности создания и эффективности работы турбомашин для сжатия и расширения воздуха при заданных параметрах. [c.154]

П. Для порождения холода оказывается также достаточным одного лишь уменьшения давления, или расширения сильно сжатого воздуха. Прекрасный тому пример так называемый Геронов фонтан , который устроен в Венгрии в Зельмицландских рудниках посредством этой машины в специальном большом сосуде сильно сжимается атмосферный воздух водяным столбом высотою в 260 футов. Сжатый таким образом воздух, вьшускае.мый через небольшое отверстие, в результате значительного и быстрого разрежения выделяет в виде тумана содержашуюся в нем влагу и осаждает ее в форме снега или льда. [c.184]

В цикле, предназначенном только для холодильных целей, нет, очевидно, необходимости в ограничении давления расширения воздуха в детандере процессом ректификации. Если по каким-либо причинам и может оказаться желательным ограничиться давлением после детандера более высоким, чем конечное в установке, то его целесообразно использовать. При этом необходимо возвратить рабочий агент, в данном случае воздух, под давлением после детандера снова в компрессор для сжатия, т. е. включить эту часть потока в циркуляцию. Таким образом исключается затрата работы на сжатие соответствующей части воздуха от атмосферного давления до давлерия после детандера. Несколько больший эффект может быть получен, если обеспечить полное расширение воздуха, т. е. довести давление расширения после детандера до начального давления в системе. В крупных установках для этого может быть применен турбодетандер расширение воздуха при этом будет происходить с более высоким к. п. д., чем в хорошо работающих поршневых расширительных машинах. [c.82]

Впоследствии конструкторы создали новые компрессионные мащипы, работающие на других рабочих веществах при давлении выше атмосферного Так, в 1871 г. Телье построил машину, работающую на метиловом эфире, в 1872 г. Бойлю был выдан первый патент на аммиачную холодильную машину, в 1874 г. швейцарский физик Пикте создал машину, работавшую на серном ангидриде, а немецкий физик-инженер Линде сконструировал аммиачную машину. В 1881 г. Линде, одновременно с Виндхаузеном, построил углекислотную машину, в которой давление доходило до нескольких десятков атмосфер. В 1845 г. американец Горри изобрел воздушную холодильную машину, работа которой была основана на том, что при расширении предварительно сжатого воздуха температура его понижается. Несколько позже появились абсорбционные холодильные машины (Карре, 1862 г). Работа абсорбционной машины основана на поглощении парообразного вещества, например аммиачных паров, слабым водоаммиачным раствором и последующем выпаривании аммиака из раствора различными теплоносителями (горячие газы, пар и др.). [c.4]

На рис. 32 изображена схема современной отечественно/ уста-1ЮВКИ производительностью 3600 м - час кислорода. В этой установке основное количество воздуха (95—96%) сжимается только до давления 6 ати, которое необходимо для процесса разделения воздуха в колонне двукратной ректификации. Только 4—б воздуха сжимаются до 140—160 ати с целью получения холода. Остальное количество холода, требуемое д.тя работы установки, получается в расширительной машине—турбодетат дере, в котором расширению подвергается сжатый газообразный азот. Ввиду того что установка перерабатывает бо.тьшое количество воздуха низкого давления, д.ия сжатия этого воздуха прплеплются турбо компрессоры. [c.84]

Количество холода, полученное в детандере, пропорционально заштрихованно площади диаграммы, выражающей работу, произведенную воздухом в детандере. Правильное регулирование моментов открытия и закрытия клапанов детандера имеет большое значение для надежности и эффективности его работы. Увеличе- ше хода наполнения аг, так же как и повышение давления впуска, увеличивает холодопроизводительность детандера, а уменьшение понижает количество получаемого холода. Преждевременное открытие выпускного клапана уменьшает степень использования работы расширения и получаемое количество холода. Запаздывание начала сжатия вызывает сильные толчки в цилиндре детандера при впуске в него сжатого воздуха, вредно отражающиеся на работе машины. Преждевременное сжатие уменьшает площадь диаграммы, а следовательно, и количество полученного холода. Утечка воздуха через уплотнение поршня детандера также уменьшает его холодопроизводительность. [c.167]

Цикл, основанный на использовании эффекта охлаждения при расширении с отдачей внешней работы. Сжатый воздух поступает в машину, аналогичн ю паровой машине или паровой турбине (детандер), в которой производит работу, расширяясь и охлаждаясь. Конструирование машины, работающей при низких температурах, представляло наиболее трудную часть задачи создания данного цикла. [c.295]

Одним из основных элементов установки с эрлифтом являетс1я компрессор. Он представляет собой тепловую машину, работающую по так называемому обратному циклу, при котором на индикаторной диаграмме линия сжатия расположена над линией расширения. При работе компрессора расходуется механическая энергия, превращаемая в теплоту, вследствие чего и повышается давление воздуха. На рисунке 2с5 изображена схема одноступенчатого компрессора простого действи . При движении поршня / слева направо происходит всасывание воздуха через клапан а в цилиндр компрессора. При обратном движении поршня (справа налево) клапан а закрывается, а засосанный в цилиндр воздух сжимается поршнем. Когда давление воздуха станет равным да1 лению воздуха в воздухопроводе с, нагнетательный клапан Ь открывается, и сжатый воздух входит через трубопровод с в резервуар й, из которого [c.257]

О первоначальных попытках создать воздушные (т.е. работающие посредством сжатого воздуха) холодильные машины сохранились лишь отрывочные сведения. Так, в 1755 г. немецкий изобретатель Хоэль в Хемнице (Австро-Венгрия) получил сильное охлаждение воздуха в результате его расширения с отдачей внешней работы. Примерно такие же исследования проводил в Швеции уроженец Мекленбурга Вильке (1771 г.). Это был первый, можно сказать поисковый,- период создания воздушных холодильных машин. [c.77]

Бе модель, показанная на рис. 3.2, хранится в патентное ведомстве США. Льдоделательная машина состояла из ВД линдра диаметром около 200 мм ( 8 дюймов), в котором возд]11 посредством поршня сжимался до 0,2 МПа. Тепло, выделяющ еся при сжатии, отводилось посредством впрыскивания воды Сжатый воздух после этого поступал в цилиндрический гори зонтальный ресивер, тоже охлаждаемый водой, пропускаемо по уложенным внутри трубкам (он на рисунке расположен впв реди фундамента). При последующем расширении возду в поршневом детандере в его цилиндр впрыскивалась солен№ вода, которая при этом охлаждалась расширяющимся воздухои примерно до -7°С. Она и использовалась для получещ льда. [c.78]

Из описания к этому патенту можно видеть, что Горри усовершенствовал свою машину, заменив впрыск соленой воды в детандер погружением его в соленую воду. Патентная "формула выглядела так Процесс охлаждения или замораживания жидкости путем нагнетания воздуха в резервуар, отвода выделяемого тепла компрессии посредством впрыскивания воды, отвода сжатого воздуха для расширения в машину, погруженную в сосуд с незамерзающей жидкостью, которая непрерывно возвращается в цистерну и которая служит средой, поглощающей тепло, отводимое от воды, которая должна быть охлаждена или заморожена, и передано расширяющемуся воздуху . [c.79]

На индикаторной диаграмме (рис. 10, а) приведены параметры, применительно к конкретному случаю работы машины, Цикл состоит из двух изобар и двух адиабат 4—1 изобара подвода тепла к рабочему веществу от источника низкой температуры, 2—3 изобара отвода тепла от рабочего вещества к источт нику высокой температуры 1—2 адиабата сжатия в компрессоре, 3—4 адиабата расширения воздуха в детандере. [c.27]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология