Работа расширения газа в детандере

В газоразделительных установках для получения температур глубокого холода применяют также метод расширения сжатого газа с одновременным выполнением внешней работы. Расширение газов осуществляют в расширительных машинах, называемых детандерами. [c.64]

Способы умеренного охлаждения не позволяют получить очень низкие температуры. Это объясняется относительно высокими температурами кипения холодильных агентов, применяемых в процессах умеренного охлаждения. Тем не менее глубокое охлаждение необходимо в химической технологии для сжижения смесей различных газов с целью их последующего разделения. Для получения глубокого холода пользуются следующими методами, или циклами дросселированием газа без совершения внешней работы расширением газа с совершением внешней работы комбинированным дросселированием с расширением газа в детандере. [c.210]

Для использования работы расширения газа в детандере ( торможения детандера) применяют асинхронный электродвигатель переменного тока, действующий в режиме генератора. Вращающий момент передается на вал генератора или через клиноременную передачу (поршневые детандеры, число оборотов которых сравнительно невелико), или через муфту (быстроходные поршневые детандеры), или, наконец, через редуктор (турбодетандеры, число оборотов которых составляет несколько тысяч в [c.129]

Поршневые детандеры установок газообразного кислорода предназначены для охлаждения относительно небольших количеств воздуха (несколько сот кубических метров в час) при больших степенях расширения (от 6 до 30). Принцип действия поршневых детандеров заключается в передаче работы расширения газа в цилиндре коленчатому валу машины через кривошипно-шатунный механизм. Поршневые детандеры выпускают в вертикальном и горизонтальном исполнении, и в зависимости от начальных параметров воздуха они относятся к машинам высокого или среднего давления. [c.129]

Работа расширения газа в детандере больше количества полученного холода 9x0.1 3 — на величину Q — количество поступившего тепла из окружающей среды. Площадки под За—ЗЬ и 4Ь—4а — это необратимые потери дросселирования. [c.55]

Расширение газа с отдачей внешней работы осуществляется в расширительной машине, называемой детандером. В отличие от дросселирования, при котором отсутствует обмен энергией с окружающей средой и в виде тепла и в виде работы, расширение в детандере ведется с отдачей в окружающую среду некоторого количества работы. Обмен энергией с окружающей средой в виде тепла в идеальном случае отсутствует. Следовательно, процесс расширения газа в детандере является адиабатным и в идеальном случае должен характеризоваться равенством энтропии газа в начале и в конце процесса [c.43]

Холодопроизводительность детандера численно равна работе расширения газа. Эту величину можно вычислить по уравнению [c.155]

Принципиальная схема детандерного расширения представлена на рис. 41. Детандерное расширение характеризуется постоянством энтропии процесса. Газ засасывается компрессором К при давлении pi и температуре Ti и изотермически сжимается до давления р2 (линия 1—2). Сжатый газ расширяется в детандере Д-Р до первоначального давления рь Теоретически расширение в детандере происходит при постоянной энтропии (линия 2—3) и газ должен охладиться при этом до температуры Тг. При этом работа, совершаемая 1 кг газа в детандере, равна /i2—h-л. В действительности процесс в детандере отклоняется от адиабатического и расширение происходит по политропе (линия 2—< ). Энтальпия газа после расширения будет при этом h i, и работа, затрачиваемая в детандере, составит /дет = /1г— з-Отношение действительной работы к теоретической называется коэффициентом полезного действия детандера [c.124]

Таким образом, холодопроизводительность детандерного цикла больше холодопроизводительности дроссельного цикла на работу, совершаемую газом при расширении в детандере. [c.124]

Работа, совершаемая при расширении газа в детандере, [c.135]

Процесс расширения газа с отдачей внешней работы осуществляется в специальных машинах-детандерах. Название Ъе- [c.127]

Энтальпия газа после расширения будет при ЭТОМ г з и работа, отдаваемая в детандере, составит [c.555]

Охлаждение газов при их расширении в детандере. В данном случае расширение предварительно сжатого газа происходит в газовом двигателе, который одновременно совершает внешнюю работу последняя может быть использована для любых целей, например для перекачки жидкостей или нагнетания газов. Расширение сжатого газа в детандере происходит без обмена теплом с окружающей средой, и совершаемая при этом газом работа производится за счет его внутренней энергии, в результате чего газ охлаждается. Предельная температура охлаждения определяется по общему уравнению (IV, 1) для адиабатического расширения идеального газа. [c.652]

Турбодетандерный агрегат состоит из двух основных элементов детандера, представляющего собой турбину, работающую за счет расширения газа, и компрессора, расположенного на одном валу с детандером, работающего за счет энергии детандера. Совмещение турбодетандера и компрессора в один агрегат позволяет ликвидировать уплотнение вала так как состав газа в детандере и компрессоре одинаковый, отпадает необходимость установки редуктора и муфты сцепления. Турбодетандеры работают с частотой вращения 10... 15 тыс. об/мин и выше, поэтому в поступающем газе не должно быть капель жидкости, в [c.114]

На установках, работающих с использованием внешней работы газа, применяют сравнительно невысокие давления. Работа, затраченная компрессором на сжатие газа, при этом частично возвращается двигателем, кроме-того достигается значительно большее понижение температуры, чем при простом дросселировании так при адиабатическом расширении с давления 40 ата до 1 йг , воздух с начальной температурой 15° охлаждается до —172°, вместо - -7° под влиянием дросселирования. Расширение газа осуществляется поршневыми машинами (детандерами), смазываемыми петролейным эфиром, или более совершенными детандерами турбинного типа, работающими без смазки. [c.37]

При расширении газа в детандере с совершением внешней работы достигается значительно большее, чем при дросселировании, понижение температуры. Однако эффективность охлаждения с помош ью этого метода все же недостаточно высока, так как гидравлические удары и вихреобразование приводят к выделению тепла, а из-за несовершенства тепловой изоляции детандера часть холода теряется. Поэтому для получения очень низких температур циклы, основанные на принципе расширения газа в детандере, не используются. [c.220]

Для повышения холодопроизводительности комбинируют методы расширения газа в детандере и дросселирования его. Вместо дросселирования можно расширять газ, заставляя его совершать работу под поршнем компрессора. В способе Капицы поршневой расширитель заменен быстроходной турбиной, что позволяет процесс сжижения производить при небольших давлениях. [c.170]

Из диаграммы Г—-5 видно, что при расширении газа в детандере достигается заметно больший эффект охлаждения, чем при дросселировании. Кроме того, отдача внешней работы детандером должна привести к уменьшению общего расхода энергии на цикл, в котором необходимо затрачивать работу на сжатие га . [c.653]

Допустим, что состояние сжатого газа перед детандером характеризуется температурой Т — 205 °К и давлением = 100 ат — точка 1. Процесс адиабатического расширения газа с отдачей внешней работы осуществляется при S = onst. Поэтому опустив из Точки I вертикаль вниз до пересечения с изобарой, отвечающей заданному конечному давлению Рз = 1 am, найдем точку i, характеризующую состояние газа в конце детандйрования. Этой точке соответствует температура = 82 °К и, следовательно, понижение температуры газа АТ = Ту — Т — = 205—82 == 123 К. По количеству отнимаемого от газа тепла (Q == = — ii = 86 — 58 = 26 ккал/кг = 10,9-10 дж/кг) определяется работа расширения газа. [c.653]

По принципу действия детандер представляет собой пневматический двигатель, т. е. машину, преобразующую потенциальную энергию сжатого газа в механическую работу. Коренное отличие детандеров от пневматических двигателей состоит в том, что если последние служат исключительно для получения механической работы, то целью применения детандера является охлаждение газа или, другими словами, получение определенного состояния газа за самой машиной, а использование работы, получаемой в процессе расширения газа, представляет второстепенную, побочную задачу. Отметим, что в отдельных случаях работа расширения газа в детандерах может даже полезло не использоваться, так как это оказывается экономически нецелесообразным [c.13]

В классе машин, комплектующих воздухоразделительные установки холодильные газовые машины (ХГМ) занимают особое положение. До их появления кислородное машиностроение ограничивалось применением ма шин, выполняющих три основные функции — получение давления, необ ходимого для работы блока разделения и холодильного цикла (компрессоры) расширение газа (детандеры) и, наконец, сжатие продуктов разделения (на сосы, а также газовые компрессоры — кислородные, аргонные и т. п.) По конструкции ХГМ близки к компрессорным и расширительным маши нам, а по назначению должны быть отнесены к холодильным установкам Установки с замкнутым холодильным циклом применялись и раньше для предварительного охлаждения (аммиачного или фреонового). С помощью ХГМ можно получать холод на рабочем температурном уровне (около 75— 80 °К), обеспечивая как флегмовое питание воздухоразделительной установки и ожижение продуктов разделения, так и компенсацию холодопотерь установки. Вопросы, связанные с включением ХГМ в технологические схемы воздухоразделительных аппаратов, рассмотрены в гл. IV 1-го тома. [c.160]

Работу расширения газа в детандере ( торможение детандера) используют посредством асинхронного электродвигателя переменного тока, действующего в режиме генератора. Вращающий момент передается на вал генератора либо через клиноременн> ю передачу (поршневые детандеры, у кото1рых числа оборотов сравнительно невелико), либо через редуктор (турбодетандеры, у которых число оборотов составляет несколько тысяч в минуту). [c.142]

Полезная работа расширения газа в детандере выражаете заштрихованно>й площадью и ей соответствует полученное количество холода. Эта работа обычно пере дается с помощью ременной передачи на вал компрессора и уменьшает расход энергии на сжатие в нем, воздуха. Из этой диаграммы видно, что работа расшире ния, а следовательно и количество полученного холо1да, будет тем больше, чем выше начальное давление впуска Р1, так как давление впуска Ра обычно постоянно и определяется давлением в шжНен колонне разделительного аппарата. Если давление впуска увеличить [c.172]

Допустим, что состоя51ие сжатого газа перед детандером характеризуется температурой Т, = 205 К и давлением = 100 ат — точка 1. Процесс адиабатического расширения газа с отдачей пненшей работы осушествляется при S = onst. Поэтому опустив из точки 1 вертикаль вниз до пересечения с изобарой, отвечающей заданному конечному давлению Рз = сип, найдем точку 4, характеризующую состояние газа в конце детандирования. Этой точке соответствует температура Т4 = 82 К и, следовательно, понижение температуры газа ЛГ [c.653]

Однако практически преимущества детандирования, по сравнению с дросселированием, не столь значительны, как следует нз теоретических соображений. Действительно, согласно уравнению (IV) для идеального газа, работа адиабатического расширения, при прочих равных условиях, пропорциональна абсолютной температуре газа в первой степени. Расширение газов в детандере происходит при значительно более низких температурах, чем их сжатие в компрессоре, и поэтому доля расхода энергии, компенсируемая работой детандера, невелика. Она уменьшается еще больше при работе детандера в (збласти, где происходит частичное сжижение газа, т. е. когда свойства газа весьма значительно отклоняются от законов идеального состояния. Эффективность охлаждения при расширении газа в детандере также заметно снижается вследствие гидравлических ударов и вихреобразования, приводящих к выделению тепла и потерям холода, обусловленных несовершенством тепловой изоляции детандера. [c.653]

Использование эффекта Джоуля — Томсона позволяет существенно понизить температуру газа, если перепад давления при дросселировании велпк, например давление газа снижается от 20-10 н/м (200 агп) до 9,81-10 н/м (1 ат). Значительно большее понижение температуры газа достигается при его расширении в детандере с совершением внешней работы. Однако для получения очень низких температур, соответствующих началу сжижения газа, обычно не применяют циклов, основанных только на принципе расширения газа в детандере. Это объясняется тем, что когда реальный газ находится при температурах, близких к температуре сжижения, его поведение сильно отклоняется от законов идеальных газов. Объем газа резко уменьшается, например, при —140 С он составляет лишь 1/4 объема, который занимад бы идеальный газ, и способность газа к расширению резко падает. Кроме того, в условиях начала сжижения [c.671]

Расширени-е газа в детандерах. Когда расширение газа в адиабатных условиях протекает при постоянной энтропии (например, линия 2—3 на рис. 2.1), энергия сжатого газа преобразуется во внешнюю работу Ац. Работа газа в закрытой А или открытой Ло системах при расширении без потерь на трение определяется равенствами [c.58]

Для охлаждения рабочего тела могут быть использованы эффекты расширения сжатого газа детандере (см. рис. 2.6) и в дроссельном клапане. В первом случае прямой поток газа (сумма масс равна Ni- - Ni. д) сначала охлаждают обратным потоком от температуры входа Тг в ступень до температуры Гз с передачей части газа (УУ -, д) в детанйер. При расширении от Pj Д° Pi температура газа снижается от Тз до Тъ Этот газ смешивается с обратным потоком (после конденсации) Ni (1 —к). Масса смеси Ni (I —д. Энтальпия газа после детандера уменьшается на разность Д1д 1 з—15,, которая представляет собой работу расширения Ар с = = - 3—Прямой поток газа (Ni) охлаждают в теплообменнике на участке 3—4 обратным потоком. Возвращаемый газ сначала нагревается от Т5, до промежуточной температуры 6. а затем до Т ,. [c.60]

Потеря давления Ар прямого истока в теплообменниках приводит к гому, что он поступает в детандер с давлением, меньшим, чем на выходе из компрессора р Рз — == р Арт (рис. 9.9). Расширенный газ, напротив, после детандера должен иметь на Ар более высокое дгвленне, чем перед компрессором. В результате процесс 3-4 в детандере протекает в меньшем интервале давлений, чем при отсутствии гидравлических потерь (3 -4 )-, холодопроизводительность и отдаваемая Д(2тандером работа соответственно снижаются. Гидравлические потери относятся к техническим и могут быть в принципе сколь угодно уменьшены путем усовершенствования теплообменного оборудования. [c.257]

Установки с дросселированием и расширением в детандерах широко распространены для сжижения газов и получения холода на любых температурных уровнях (вплоть до неск. К). Число детавдеров, к-рые могут работать параллельно или последовательно, изменяется от 1 до 4. Благодаря отводу теплоты на неск. температурных уровнях термодинамич. эффективность этих установок достаточно высока и достигает в цикле без потерь 75%. Циклы с одним детавдфом и дросселем используются для произ-ва О2, Аг (см. Воздуха разделение). [c.305]

Изоэнтропийиое (адиабатное) расширение газа является процессом с отводом работы на сторону при отсутствии теплообмена. Близкий к изоэнтропийиому процесс осуществляется в детандерах. Отклонение от изоэнтропийиого процесса характеризуется так называемым адиабатическим к.п.д. [c.160]

В современных турбодетандерах достигает 0,85 0,87. Один из вариантов технологической схемы с детандером приведеи на рис. 3.17. В данной схеме работа, получаемая при расширении газа в турбодетандере, передается турбокомпрес- [c.160]

Охлаждение в установке происходит при участии охлаждаемого газа. Содержащийся в газе в значительном количестве во.тород характеризуется отрицательным эффектом Джоуля— Томсона, поэтому для снижения температуры необходимо расширение газа с одновременным совершением работы. Детандер обычно приводит в движение электрический генератор, отдающий в сеть вырабатываемую энергию, количество которой не. превышает 30% энергии, затрачиваемой на сжатие газа. Ци- [c.381]