Ожижители большой производительности

ОЖИЖИТЕЛИ БОЛЬШОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ [c.84]

Для ожижения водорода применена сложная каскадная схема с пятью ступенями охлаждения (рис. 59, б). Применение многоступенчатой схемы позволяет существенно снизить затраты энергии. Характерным является применение только одной ступени с детандером (термодинамически это не очень благоприятно), что позволяет свести с минимуму возможные неполадки, связанные с выходом детандеров из строя. Другой важной особенностью схемы является разделение технологического и холодильного потоков. Циркуляционный холодильный цикл полностью отделен от ожижаемого потока водорода впервые идея такого способа ожижения водорода была предложена и осуществлена Капицей и Кокрофтом в Кэмбриджском университете в 1932 г. Главное преимущество такой организации процесса заключается в том, что основная масса водорода (циркуляционный поток) не требует очистки от примесей очищается только ожижаемая доля газа кроме того, облегчается осуществление многоступенчатой конверсии. Ожижители большой производительности обычно имеют схемы с разделенными потоками. [c.125]

Ввиду того, что для водородных ожижителей большой производительности (50 00—50 000 л/час) особенно подходящими являются высокооборотные (75 000—25000 об/мин) турбодетандеры, весьма желательно отыскать практически приемлемое решение проблемы отвода энергии. Возможны два решения. Первое заключается в применении непосредственно соединенного с турбодетандером высокооборотного турбокомпрессора, работающего в ванне жидкого азота. Такое решение приемлемо лишь при высоком к.п.д. компрессора. Другой, термодинамически более выгодный способ состоит в непосредственном соединении с турбодетандером высокооборотного генератора переменного тока с одной парой полюсов. Электроэнергия, вырабатываемая этим генератором, при комнатной температуре может вращать низкооборотный мотор с несколькими парами полюсов. Такой способ торможения особенно выгоден потому, что вырабатываемая электроэнергия совершенно не зависит от температурного уровня работы генератора. Кроме того, он позволяет упростить конструкцию ожижителя. При низких температурах потери в обмотках такого генератора, которые пропорциональны Л/ , благодаря уменьшению электрического сопротивления будут [c.72]

Водородный ожижитель большой производительности Национального бюро стандартов (Боулдер). Описанная выше схема используется в водородном ожижителе большой производительности, установленном в криогенной лаборатории НБС (Боулдер, шт. Колорадо). Мы приводим описание схемы усГановки с основными элементами системы регулирования и контроля, приборами и мерами по технике безопасности, так как эта установка является одним из последних достижений техники глубокого охлаждения. Однако не следует думать, что такая схема вместе с вспомогательным оборудованием может быть рекомендована для всех случаев. При создании установки были приняты все меры предосторожности и предусмотрены многочисленные приборы, так как 1) большие количества перерабатываемого водорода увеличивают опасность взрывов 2) к установке предъявлялось требование максимальной надежности, связанной со срочностью проводимых работ. Мы надеемся, что описание схемы, а также приводимые надежные данные о работе установки окажутся полезными при разработке других ожижителей. [c.53]

Рассмотренные схемы могут быть использованы первая (рис. 22,а) —для перевода существующих ожижителей на выпуск параводорода, вторая (рис. 23,6)—для работы в рефрижераторном режиме ожижителей средней производительности и третья (рис. 22,в) то же — для ожижителей малой и большой производительности. [c.68]

Фирмой Линде разработан комбинированный рефрижератор-ожижитель гелия большой производительности (рис. 83). Холодо- [c.162]

В зависимости от количества получаемого водорода установки обычно делятся на ожижители малой производительности (менее 100 л/ч), средней производительности (от 100 до 300 л/ч) Е большой производительности (300 л/ч и боле ) [13]. [c.62]

Новые процессы, в которых используются большие количества жидкого водорода, делают необходимым создание ожижителей водорода гораздо большей производительности, чем любая из ныне существующих установок. Масштабы столь резкого увеличения производительности создают много технических проблем и заставляют уделять гораздо больше внимания параметрам, которые играют значительно меньшую роль в лабораторных ожижителях. [c.70]

Таким образом, весь обозримый диапазон производительности водородных ожижителей может быть перекрыт двумя типами детандеров поршневыми — при небольшой и средней производительности и радиальными — при средней и большой производительности. Преимуществами радиальных центростремительных турбодетандеров являются большие изменения давления и энтальпии в одной ступени. Другое их преимущество состоит в том, что расход газа в данном турбодетандере можно изменять в широких пределах без ухудшения к.п.д. Это достигается за счет регулирования поворотом лопаток соплового направляющего аппарата (что часто делается в небольших авиационных турбинах). Такая возможность изменения характеристик турбодетандера является весьма желательной, так как позволяет компенсировать неточность расчета и изменение условий работы. [c.78]

Установка высокого давления типа КЖ-1 (Кж-1,6) для получения жидкого кислорода и жидкого азота имеет большую производительность. Атмосферный воздух через фильтр / (рис. 89, см. Приложение) засасывается поршневым компрессором и сжимается последовательно в пяти ступенях. После II ступени воздух последовательно проходит через насадку скрубберов б, орошаемую раствором ш,елочи, для очистки от двуокиси углерода, после чего через отделитель щелочи направляется в III ступень компрессора (раствор щелочи приготовляется в баке 3). Из V ступени воздух под избыточным давлением 160—170 кгас.м- направляется в змеевик дополнительного холодильника 16, где охлаждается холодной водой, предварительно прошедшей азотно-водя-ной испарительный охладитель 14. Затем через масло-влагоотде-литель 15 воздух поступает в ожижитель 18, где охлаждается до температуры плюс 4—6 X потоком отходящего азота. Из ожижителя, пройдя влагоотделители 17 и 9, воздух поступает в адсорберы 7 и блока осушки, где активным глиноземом из воздуха удаляется влага. Осушенный воздух, пройдя через фильтры 10, делится на две части. Одна часть (50—55%) направляется в поршневые детандеры 12, где расширяется до избыточного давления 4,5—5 кгс1см-, охлаждается при этом до минус 130—135 "С и через фильтры 19 и 20 из шинельного сукна, удерживающие частицы твердого масла, поступает в куб нижней колонны 23. Остальная часть сжатого воздуха поступает в основной теплообменник 22, охлаждается потоком отходящего азота до —160 С и дросселируется в середину нижней колонны, где подвергается ректификации. Кубовая жидкость через силикагелевые адсорберы ацетилена 21 поступает в переохладитель 24 и затем подается на соответствующую тарелку верхней колонны 25. На верхнюю тарелку верхней колонны через переохладитель 24 и азотный расширительный вентиль подается азотная флегма из карманов основного конденсатора 26. Жидкий кислород концентрации 99,5% сливается из основного конденсатора в цистерну через переохладитель 27, мерник 28 и фильтр 32. [c.251]

Автономными ожижителями наиболее целесообразно снабжать крионасосы большой производительности. [c.83]

Со времени первого ожижителя Дьюара и до середины 50-х годов жидкий водород получали только для лабораторных целей в небольших количествах. Производительность таких установок не превышала 10—15 л ч и только в отдельных случаях достигала 40 л ч. В последние годы жидкий водород стали производить в больших количествах. Часовая производительность наиболее крупных современных заводов в отдельных случаях превышает 30 ООО л жидкого На- Такое различие в производительности приводит к существенному различию в схемах и конструкциях водородных ожижителей. [c.117]

При ожижении водорода большое значение имеет устранение притоков тепла, особенно к аппаратуре с температурой ниже. Это особенно важно для ожижителей водорода небольшой и средней производительности. [c.51]

Гелий очень широко применяют в криогенных системах. Подобно жидкому водороду, жидкий гелий долгое время получали только в лабораторных условиях. В настоящее время производительность наиболее крупных гелиевых ожижителей превышает 1000 л/ч существует большое количество гелиевых ожижительных и рефрижераторных установок, предназначенных для охлаждения сверхпроводящих систем, криогенных вакуумных насосов, различных аппаратов, приборов и других устройств. Широкое применение гелиевых установок в науке и технике объясняется его уникальными физическими свойствами. [c.157]

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]

На рис. 381 показан конденсационный насос с автономным ожижителем. Параметры насоса производительность 37 ООО л/с, предельное давление 10" —10" мм рт. ст., потребляемая мощность 17 кВт. Агрегат включает водородный насос и установку для получения жидкого водорода. Рабочая поверхность насоса — медный бачок / с поверхностью 5000 см помещен в металлическом сосуде 2 диаметром 900 мм. Цилиндрический экран 5 и экран 7 охлаждаются жидким азотом, поступающим из сосуда Дьюара 4. Большая поверхность экранов позволяет конденсировать пары воды и часть газов, десорбируемых стенками. Жидкий водород получают в водородном ожижителе 6. Затрата энергии [c.434]

В июле 1908 г. Камерлинг-Оннес запустил свой ожижитель в Лейденской лаборатории. Первоначальные наблюдения дали только косвенные подтверждения ожижения. Стрелка манометра, контролировавшего давление после дросселирования, начала дергаться, а термометр больше не фиксировал понижения температуры и остановился на уровне менее 5 К. В последующем исследователи смогли наблюдать накопление жидкости и определить уровень жидкого гелия. Производительность первого ожижителя достигла большого по тем временам значения - 280 см жидкого гелия в час, пусковое время составляло около 1 ч. Ожижитель проработал до 1912 г., и после реконструкции его производительность увеличилась до 500 см жидкого гелия в час. [c.19]

Для получения параводорода применяются различные катализаторы. В- Национальном бюро стандартов в течение длительного времени в качестве катализатора используется гидроокись железа 19], [20]. Этот очень активный, достаточно стабильный и прочный катализатор может служить неопределенно долгое время. Для конверсии требуются относительно небольшие его количества. После контакта с влажным воздухом эффективность катализатора уменьшается, однако он может быть легко регенерирован нагревом до 120° С при давлении Ю мм рт. ст. На фиг. 1.23 изображен первый катализатор, использованный в ожижителе НБС. Он представляет собой окись хрома, нанесенную на небольшие таблетки из окиси алюминия. Такого катализатора требовалось около 50 л. Активность гидроокиси железа гора.здо выше — ее требуется всего около 1 л. В последнее время в водородный ожижитель введен катализатор для конверсии газообразного водорода при температуре жидкого азота под откачкой. Первые опыты показали значительное увеличение производительности ожижителя. Этого и следовало ожидать, так как часть теплоты конверсии отводится жидким азотом. При этом ожижается больше водорода, так как [c.61]

Рассмотренные преимущества радиальных турбодетандеров обусловили их преимущественное при-меление в холодильной и криоген-ио11 технике. С 30-х годов они используются в установках разделения воздуха (конструкция эффективного турбодетандера с КПД Т1лд>0,8 предложена акад. П. Л. Капицей [19, 23]). С 60—70-х годов радиальные турбины применяются в гелиевых и водородных холодильных установках и ожижителях большой производительности. [c.93]

Уже в 1931 г. был запущен крупный по тому времени водо, родный ожижитель УФТИ производительностью 12 л/ч. В 1932 г был введен в строй небольшой гелиевый ожижитель Симона а в 1935 г. большой - Мейснера, дававший 1,5 л/ч. Было так налажено производство металлических сосудов Дьюара и в , куумной аппаратуры. [c.246]

Сравнительно недавно Коллинзом [33] был построен ожижитель улучшенной конструкции с гораздо большей производительностью. Ниже приводится описание этого ожижителя, которое должно проиллюстрировать основные принципы и практическое применение современной криогенной техники. [c.81]

Ожижители водорода могут быть малой производительности (мегсее 100 л/ч), средней (от 100 до 300 л/ч) и большой (300 л/ч и более). [c.50]

Ожижитель ВО-2, разработанный А. Зельдовичем и Ю. Пили-ценко, предназначен для обслуживания больших жидководородных пузырьковых камер. В ожижителе можно получать нормальный водород или параводород он может также работать в рефрижераторном режиме. Производительность установки сравнительно высока и составляет по нормальному водороду 230 л ч, по пара-водороду 140 л1ч. Ожижитель работает по циклу с дросселированием и предварительным охлаждением жидким азотом в двух ваннах в одной ванне азот кипит при одной атмосфере Т = 81° К), во второй - под вакуумом (Т = 66° К). Блок ожижения расположен в двух корпусах в виде сосудов Дьюара с вакуумно-порошковой изоляцией (рис. 57). В первом блоке (рис. 57, а) находится предварительный теплообменник и ванна с атмосферным жидким азотом, во втором блоке (рпс. 57, б) находится промежуточный теплооб.менник, ванна с вакуумным азотом, нижний теплообменник, сборники водорода, реакторы 10 и И, змеевик, дроссельный вентиль и сливное устройство. Пройдя все теплообменные аппараты, водород высокого давления р 12,5 Мн1м ) дросселируется в сборник жидкости 6 при избыточном давлении 0,5 Мн м , откуда пар и часть жидкости через клапан 9 поступают в емкость 8. [c.120]

В ожижителях Коллинса обычно используются два или три детандера, а также предусмотрено предварительное азотное охлаждение. Рассмотрим ожижитель Коллинса с двумя детандерами (рис. 86). Корпус представляет металлический сосуд Дьюара 5, внутри которого расположена вся аппаратура, прикрепленная к крышке 4. Внутренняя полость заполнена гелием под давлением обратного потока, что облегчает уплотнение. Поперечно-точные однорядные теплообменники из оребренных трубок навиты на сердечник большого диаметра, внутри которого размеш,ены детандеры 2 и 3 с угольными адсорберами перед ними, а также все остальное оборудование. Теплообменники из оребренных трубок имеют малые скорости и малое гидравлическое сопротивление по обратному потоку. Во внутреннюю полость вставлена камера — труба 6, в которую помеш,ают охлаждаемый объект исследования чем ниже расположение объекта, тем ниже его температура. Дополнительный змеевик 7 может использоваться для ожижения любого другого газа. Детандеры имеют к. п. д. 90—95"о, что обеспечивает высокую степень обратимости цикла. При переработке 45 м ч гелия давлением 1,5 Мн1м производительность ожижителя 2 л1ч, а при использовании азотного охлаждения возрастает до 4 л ч. [c.167]

Большой ожижитель Коллинса имеет три детандера на температурных уровнях 45, 25 и 9 К, а также предварительное азотное охлаждение. Следует отметить, что азотом охлаждается не весь поток гелия, а только его часть (8%) причем это количество в интервале 300—80"" К охлаждается только азотом. В верхний детандер поступает 8 % гелия, во второй — 15 %, в нижний — 52 % остальные 25% дросселируются. Основной теплообменник витой, из гладких трубок малого диаметра 3,2/2,5 мм. Производительность этого ожижителя составляет 25—32 л/ч, а без применения азота уменьшается до 10 л/ч. [c.167]

На рис. Ш.16 приведена схема крупногабаритного ожижителя ВО-2 [50] производительностью порядка 200 л/ч, созданного для снабжения жидким водородом больших жидководородных камер. Ожижитель может работать в рефрижераторном режиме, и, если требуется, выдавать жидкий параводород. Размещен он в двух металлических сосудах Дьюара 14 с порошково-вакуумной изолявдей. Днище одного из сосудов служит ванной жидкого азота ("теплая зона ), а дно другого - основным сборником жидкого водорода ("холодная" зона). [c.85]

По СВОИМ размерам она немного больше холодильного шкафа. Помимо гелиевого ожижителя, установка В1счючает несколько баллонов с гелием, газовые часы и компрессор производительностью 45 нм 1ч для сжатия до давления 15 ата. Компрессор — четырехступенчатый, с одной стороны, из-за значительной вели-с [c.198]

При конверсии, протекающей без катализатора, тепло выделяется со скоростью, достаточной для испарения около 1 % жидкости в час. Это весьма серьезная потеря по сравнению с потерями от теплопритока в хорошем сосуде для хранения жидкого водорода (последние могут быть значительно меньше 17о в день). Поэтому в водородном ожижителе НБС предусмотрено получение практически чистого параводорода, который, находясь в почти равновесном состоянии, хорошо сохраняется в сосудах Дьюара. Получение параводорода обеспечивается наличием в сборнике жидкого водорода катализатора конверсии. По мере ожижения водород просачивается через частицы катализатора и переходит в парасостояние. При этом, разумеется, выделяется теплота конверсии. Могут возразить, что, так как теплота конверсии больше скрытой теплоты парообразования, после конверсии вся жидкость должна испариться. Однако на самом деле производительность ожижителя снижается до 66% от его производительности при получении обычного жидкого водорода. Это объясняется тем, что хотя за счет теплоты конверсии большая часть жидкости испаряется, однако холодные пары возвращаются в секцию низкого давления дроссельного теплообменника и охлаждают прямой поток водорода до более низкой температуры, чем при получении нормального водорода. Так как на дросселирование поступает более холодный водород, большая часть его ожижается в результате дросселирования. Поэтому, хотя значительное количество водорода за счет теплоты [c.60]

Описание ожижителя. Выбранная нами схема действительного цикла приведена на фиг. 1.36. Она отличается от схемы идеального цикла не за счет неизбежной неидеальности теплообменников и детандеров, а рядом практических соображений, которые повлияли на выбор цикла и аппаратуры. Для большей компактности ожижителя и получения большего количества жидкого гелия при той же производительности гелиевого компрессора предварительное охлаждение осуществляется за счет применения жидкого азота. Теплообмен между газообразным гелием и жидким азотом, испаряющимся при постоянной температуре, происходит, разумеется, необратимо, что ведет к увеличению энтропии системьь. Разница между идеализированным и действительным циклом состоит также в замене четвертого детандера (см. фиг. 1.35) дроссельным вентилем. [c.85]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология