Идеальный цикл ожижения газа

Фиг. 1.1. Теоретический идеальный цикл ожижения газа.

Рис. 2.2. Идеальный цикл ожижения газа на имитационной схеме (а) и диаграмме Т — (<Г).

Рис. 15. Идеальный цикл ожижения газа

Рис. 5.5. Изображение идеального цикла ожижения газа в S, Г-диаграмме

Идеальный цикл ожижения газа [c.16]

Реализовать этот процесс ожижения можно с помощью идеального цикла ожижения газа при минимальных затратах работы на ожижение. Рабочее вещество цикла, которым является метан, используется в процессах 1-2 и 2-3 (см. рис. 5.5) и в состоянии насыщенной жидкости (точка 3) направляется в теплообменник, где контактирует с сжижаемым метаном. При этом во всех сечениях теплообменника метан, являющийся рабочим веществом цикла, имеет одинаковые параметры состояния и свойства с ожижаемым метаном, который охлаждается в процессе и конденсируется в процессе 4-3. [c.337]

Используя несколько детандеров на различных температурных уровнях, можно создать холодильный цикл ожижения газа, наиболее близко приближающийся к обратимому. На рис. 1-57 дана схема такого цикла с тремя детандерами и изображение цикла в координатах 8 — Т. Для рабочих газов, не очень сильно отступающих от идеальных, можно считать в первом приближении, что в каждый детандер должно поступать одинаковое количество газа. Число детандеров в каскаде зависит от степени сжатия газа. С увеличением сжатия число детандеров уменьшается. Возможен вариант цикла с каскадом детандеров, когда ожижаемая доля газа сжимается до более высокого давления рз, чем газ, расширяющийся в детандерах с давления рд (штриховая линия на рис. 1-57). Цикл с каскадом детандеров осуществлен пока при сжижении гелия. [c.58]

В формуле (31) второй член определяет количество тепла ( 1 — о), которое надо отнять от 1 кг газа, чтобы из начального состояния 1 перевести его в жидкую фазу О. Характерной особенностью идеального цикла является то, что тепло отводится в две стадии при переменной температуре от Гх до отводится тепло ( 1 — 2), а при постоянной температуре Т — тепло конденсации ( 2 — /о)- Именно непрерывность отвода тепла на участке 1—2 сначала при более высоких, а затем при более низких температурах позволяет обеспечить минимальную затрату работы. Следует подчеркнуть, что обратимый цикл Карно, построенный на изотермах Т1 и То, для целей ожижения является существенно менее выгодным, чем идеальный цикл, так как в цикле Карно все тепло отводится только на самом низком уровне температур То- Это обстоятельство особенно важно для таких веществ, как гелий, водород, неон, у которых теплота конденсации невелика по сравнению с теплотой охлаждения (( 1 — 1 ). Теоретически процесс непрерывного отвода тепла на участке /—2 можно представить как последовательность бесконечно большого количества элементарных циклов Карно, осуществляемых в интервале температур Т —То- [c.36]

Рассматривая способ ожижения газа как полностью обратимый, мы приходим к идеальному циклу ожижения (рис. 15). Процесс ожижения состоит из двух изотерм Т , и адиабаты 1 — О. Ожижение осуществляется изотермическим сжатием 1—/ и изо- [c.35]

В криогенной технике эталоном энергетических затрат, связанных с ожижением газа, является идеальный цикл ожижения. В этом цикле все процессы осуществляются обратимо (рис. 5.5). [c.337]

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]

Рассмотрим многоступенчатый способ ожижения газа, заменяющего идеальный цикл (рис. 16). Тепло отводится на ряде [c.36]

Для одноатомного газа при = 300° К по формуле (38) можно построить семейство кривых (рис. 17), показывающих изменение /х в зависимости от Тд и п. Нижняя штриховая кривая по уравнению (31) соответствует минимальной работе ожижения в идеальном цикле. Верхняя кривая (п = 1) соответствует работе при ожижении газа в одноступенчатом цикле Карно. Промежуточные кривые показывают влияние числа ступеней на эффективность процесса ожижения. [c.38]

Процесс ожижения любого газа состоит из охлаждения его до температуры конденсации и отнятия от него скрытой теплоты парообразования. Поэтому при ожижении газов основным требованием является выбор подходящего холодильного цикла, с помощью которого тепло могло бы эффективно отводиться с достаточно низкого температурного уровня. Как будет показано дальше, расход энергии на ожижение газа, даже в лучших из существующих сейчас ожижителях, гораздо выше, чем для идеального холодильного цикла. Причиной низкого к. п. д. реальных ожижителей является несовершенство применяемых холодильных циклов и способов сохранения холода. Почти все усложнения, вводимые в конструкцию современных ожижителей, вызваны стремлением уменьшить потери при получении и сохранении холода. [c.15]

Однако такой идеальный цикл очень мало схож с действительными циклами ожижителей. Причиной этого является не только недостижимость изотермического сжатия и изоэнтропийного расширения, но и огромная величина давления, до которого должен быть сжат газ, чтобы после изоэнтропийного расширения он полностью перешел в жидкую фазу. Идеальный цикл (табл. 1.1) рассмотрен здесь только для определения теоретической минимальной работы, необходимой для ожижения газа. [c.17]

Расход энергии на ожижение некоторых газов в идеальном термодинамически обратимом цикле [c.18]

В этой главе мы намерены рассмотреть сначала идеальный цикл ожижения и определить минимальную работу, необходимую для ожижения единицы количества газа. Вслед за этим мы коснемся вкратце ожижителей воздуха, чтобы затем на этом классическом примере изучить процессы ожижения водорода и гелия. Обзор ожижителей мы начнем с простого цикла Гэмпсона, а затем обсудим различные усовершенствования и модификации, ведущие к увеличению к. п. д. ожижительного цикла. Здесь мы рассмотрим те узлы ожижителей, которые наиболее сильно влияют на к. п. д. цикла, и дадим описание последних достижений в этой области. [c.15]

В последние годы созданы различные варианты холодильно-газовых машин (ХГМ), работающих по циклу Стирлинга [6, 17]. Эффективность этих машин очень Бысока их используют как холодильные устройства для ожижения газов по методам, основанным на первом идеальном процессе ожижения. Однако область применения ХГМ, являющихся поршневыми машинами, ограничена установками малой и средней производительности, [c.44]

Рассмотрим один из идеальных обратимых циклов с ожижением рабочего тела (рис. 2.2). После изотермического сжатия до очень высокого давления на участке 1—2 с отводом теплоты в окружающую среду рабочее тело расширяется в детандере Д с отдачей внешней работы Ад и охлаждением газа на участке 2—/ до температуры Тх- При этом образуется жидкость (точка / на диаграмме TS). В теплообменнике Т она изобарически и изотермически испаряется (участок f—<3) за счет теплоты q , отбираемой от охлаждаемого тела. Точка 3 расположена на линии сухого пара на участке 3—I рабочее [c.52]