Цикл с расширением в детандере на обратном потоке

Не меньший интерес представляют газовые рефрижераторные циклы, в которых ожижения не происходит и, следовательно, можно весь поток расширять в детандере. Схема такого одноступенчатого цикла представлена на рнс. 26, г. Сжатый газ охлаждается в теплообменнике, расширяется в детандере и поступает в холодильную камеру, где, подогреваясь от Та до Тз-, снимает полезную тепловую нагрузку Qa. Пройдя обратным потоком теплообменник, газ возвращается в компрессор. Холодопроизводительность цикла обеспечивается процессом адиабатного расширения в детандере. В идеальном детандере процесс расширения изоэнтропный, в реальном (с учетом к. п. д. 1)0) — это процесс 3—4. [c.68]

Наивыгоднейшие условия цикла с детандером определяют, составив тепловой баланс теплообменников и проверив возможность осуществления в них теплообмена между сжатым воздухом и расширенным детандерным и дросселированным воздухом. Этот теплообмен может происходить, если обеспечить всегда достаточное количество детандерного воздуха. Как видно из диаграммы на рис. 3, теплоемкость сжатого воздуха по мере его охлаждения сильно возрастает, особенно вблизи холодного конца теплообменника при давлениях порядка 50—70 кгс/см и температурах от —90 до —140 °С. В этой части теплообменника воздух поглощает больше холода. При недостаточном количестве обратного потока детандерного воздуха возникающая здесь разность температур (температурный напор) между прямым и обратным потоками может оказаться недостаточной и даже стать отрицательной тогда сжатый воздух вместо отдачи теплоты детандер-ному воздуху, будучи более холодным, начнет, наоборот, отнимать теплоту от детандерного воздуха и нагреваться. Для предупреждения этого явления приходится заведомо увеличивать температурный напор в теплообменнике, пропуская через него большее количество детандерного воздуха, но при этом увеличиваются потери от недорекуперации, так как обратный поток уже не может достаточно нагреться. Уменьшение потерь путем развития поверхности теплообменника невыгодно и, кроме того, вызывает увеличение гидравлического сопротивления, что снижает холодопроизводительность детандера, так как требует повышения давления в конце расширения воздуха в детандере. [c.77]

При намеченном выше порядке построения вся линия расширения в детандере или часть ее попадает в область влажного пара. В теоретических условиях необратимый процесс дросселирования в цикле полностью исключается, но вследствие различия в теплоемкостях прямого и обратного потоков имеет место заметная необратимость при теплообмене. В действительно осуществляемых циклах, как правило, ставится условие, чтобы в конце расширения состояние пара по крайней мере соответствовало предельной кривой, т. е. пар был сухим насыщенным. Требование это вызывается неблагоприятным влиянием влажности пара на адиабатический к. п. д. [c.53]

При использовании цикла в установке двух давлений возможное увеличение обратного потока в части установки низкого давления и соответствующее уменьшение обратного потока в холодильном цикле приводит к повышению холодопроизводительности как за счет расширения в детандере большего количества воздуха, так и за счет увеличения количества аммиачного холода. [c.80]

В рассмотренных выше регенеративных циклах сближение линий теплообмена при рекуперации холода обратного газа и увеличение холодопроизводительности достигалось или включением промежуточного охлаждения, или отводом части сжатого газа на расширение в детандере. Последнее можно рассматривать как увеличение обратного потока газа по отношению к прямому потоку сжатого газа этого увеличения можно достичь и включением в цикл дополнительной направляемой на расширение ветви газа и под другим давлением. С помощью этой ветви сближение линий теплообмена можно увеличить, применяя несколько детандеров, работающих при относительно небольших перепадах давлений. Для максимального сближения линий теплообмена в каждый детандер следует подавать количество газа в соответствии с изменением теплоемкости сжатого газа с понижением температуры. Схематически построение процесса теплообмена при трех детандерах показано на рис. 54. Характер протекания линий теплообмена иллюстрируется рис. 55, на котором в верхней части выделено охлаждение прямого потока газа высокого давления, в нижней — газа-хладоагента, проходящего через [c.82]

ЦИКЛ с РАСШИРЕНИЕМ В ДЕТАНДЕРЕ НА ОБРАТНОМ ПОТОКЕ [c.299]

В данном цикле (см. рис. 212) применяется также адиабатическое расширение с отдачей внешней работы, но так как процессы сжижения и разделения ведутся под повышенным давлением, то перепад давления в детандере используется на обратном потоке (линия 7—8). [c.299]

Рис. 174. Схема цикла с расширением в детандере на обратном потоке и изображение цикла в Т—5-диаграмме

Цикл с расширением в детандере на обратном потоке [c.215]

Р 1Рл) -1 Газовый холодильный цикл имеет существенный недостаток холодильная мощность (/2 реализуется при переменной температуре (от Тк до Г ). Поскольку для охлаждения газа до точки 3 необходимо иметь хладагент с Гз, а охлаждение требуется вести прн температуре не выше Т1,-соответствующий цикл Карно имел бы холодильный коэффициент 8к = 7 1/(7 з—Г ), т. е. существенно больший. Для уменьшения степени сжатия газа и облегчения условий работы, а также понижения температуры Тк применяют установки с регенераторами (теплообменниками), расположенными перед детандерами. Здесь прямой поток перед поступлением в детандер охлаждается обратным потоко.м, выходящим из камеры охлаждения и направляющимся в компрессор. Потоки в этом так называемом регенеративном цикле показаны на рис. 3.17 штриховыми линиями. Затрата энергии в регенеративном цикле остается той же, что и в обычном. Подробнее о газовых низкотемпературных циклах с расширением в детандерах см, в [212, 213]. [c.63]

Воздух высокого давления М проходит через теплообменники /, // и III и охлаждается холодным потоком воздуха, расширенного в турбодетандерах. Воздух высокого давления, охладившись до температуры Г4, дросселируется в сосуд жидкого воздуха. На рис. 2-74 показан предельный случай, когда воздух высокого давления охлаждается до температуры холодно Х) воздуха, расширенного в детандерах. В действительном цикле должна быть некоторая разность температур между воздухом прямого и обратного потока. [c.165]

При постановке турбодетандеров на обратном потоке цикл с каскадным расширением может быть применен для получения жидкого кислорода, но при этом экономичность цикла понижается, расход энергии несколько увеличивается. Установка в целом является очень громоздкой и значительно уступает установкам с комбинированным циклом глубокого охлаждения, а также установкам высокого давления с детандером. [c.165]

Диаграмма T—S рассматриваемого цикла состоит из изотермы сжатия 1—2, изобары охлаждения сжатого газа 2—5, изоэнтальпии дросселирования 5—6, политропы расширения газа в детандере 3—8, изобары 7—1 нагревания обратного газового потока. В описываемом цикле имеются, таким образом, два холодопроизводителя компрессор и детандер. Холодопроизводительность первого равна i i—г 2, а второго М (г з — i-,) т)о = М (1 3 — ig), где (ig — h) — адиабатический перепад тепла, т) — термодинамический коэффициент полезного действия детандера, (/з—ig) — политропический перепад тепла. Действительная степень ожижения газа составляет Хд = [( — i 2) + М (I3 — [c.749]

На рис. 2-51 изображена схема цикла с детандером на обратном потоке в Т — s-диаграмме. Процесс осуществляется следующим образом воздух изотермически сжимается по линии 1—2 и охлаждается в теплообменниках 1 и II до состояния, характеризуе.мого точками 3 и 4 по линии 4 п 5 происходит дросселирование и конечное состояние после дросселирования — точка 5. По линии 5—6 происходят испарение и отдача холода на сторону линия б—7 изображает процесс рекуперации в теплообменнике // от точки 7 происходит расширение в детандере до состояния 8, а затем — рекуперация холода расширенного воздуха по линии 8—1. [c.149]

В ряде случаев оказывается удобным использование независимого охлаждающего контура (циркулящюнного криогенного цикла). В таких схемах отпадает необходимость расширения исходной смеси или продукционного водорода. Необходимая холодопроизводительность вводится в установку с помощью внещнего криогенного цикла, в котором в качестве рабочего вещества чаще всего применяется азот. Такая схема является предпочтительной особенно тогда, когда конечная температура охлаждения исходной смеси должна быть в пределах 80 - 90 К. Азот циркуляционного цикла сжимают при температуре окружающей среды, охлаждают в противоточном теплообменнике до необходимой температуры обратным потоком циркуляционного азота низкого давления, а затем расширяют в детандере. За счет холодопроизводительности циркуляционного цикла исходная смесь охлаждается до требуемой температуры, и газообразный N2 затем подогревается до температуры, близкой к температуре окружающей среды, в азотном теплообменнике циркуляционного цикла. [c.128]

Прежде чем перейти к рассмотрению цикла с детандером на исходном температурном уровне остановимся на следующих двух модификациях цикла с детандером на низком температурном уровне предложенном Клодом двухступенчатом расширении и предложенной Ле-Ружем установке детандера на обратном потоке повышенного давления. [c.66]

Цикл среднего давления (рис. 8.18 и 8.19) основан на адиабатическом расширении газа с отдачей внешней работы. Газ сжимается компрессором / до высокого давления (2,5—4 МПа) по изотерме 1—2, охлаждаясь затем в холодильнике // до температуры всасывания. Далее газ охлаждается в регенеративном противоточном теплообменнике III обратными газами (по изобаре 2—3) и разделяется на два потока. Первый поток (1—Af) направляется на дальнейшее охлаждение в теплообменники V (изобара 3—5) и VI (изобара 5—6). Второй поток газа в количестве М расширяется в детандере IV (по адиабате 3—4) и последовательно проходит два теплообменника V и III, где отнимает теплоту у сжатого газа, нагреваясь при этом до первоначальной температуры (линия 4—1). Сжатый газ после охлаждения в теплообменнике VI дросселируется (линия 6—7) в регулирующем вентиле VII до атмосферного давления, частично сжижается и поступает в сборник жидкого продукта VIII (точка О — состояние жидкости, точка 8 — состояние сухого насыщенного пара после дросселирования). Несжиженная часть газа идет на охлаждение сжатого газа в теплообменниках VI, V, III, после чего вновь засасывается компрессором. [c.297]