Цикл низкого давления с расширением газа

Цикл низкого давления (цикл Капицы). Другая возможность повышения эффективности расширения газа в детандере заключается в использовании турбодетандеров вместо поршневых машин. Акад. П. Л. Капицей был создан одноступенчатый турбодетандер, обладающий при низких температурах высоким коэффициентом полезного действия (т]дет = 0,8). [c.674]

Рис. 15. Принципиальная схема цикла низкого давления с расширением газа в турбодетандере

Цикл низкого давления (цикл Капицы). Другая возможность повышения эффективности расширения газа в детандере заключается в использовании турбодетандеров вместо поршневых машин. Акад. П. Л. Капицей был создан одноступенчатый турбодетандер, обладающий при низких температурах высоким коэффициентом полезного действия (т)дет = 0,8). Применение этого турбодетандера позволило осуществить сжижение газа (воздуха) при давлении, не превышающем 59-10 /ж (6 ат). При таком давлении стало возможным использовать в качестве теплообменных устройств для газов регенеративные теплообменники (см. стр. 344), отличающиеся малой недорекуперацией холода и не требующие предваритель- [c.716]

Новейшая схема низкотемпературного разделения при низком давлении отличается от описанной, в первую очередь, повышением давления в метановой колонне до 0,6—1 МПа. Газ пиролиза после компрессии, очистки от НгЗ и СО2, осушки и отделения тяжелых фракций поступает на селективное гидрирование ацетилена. Далее газ подвергается дополнительной осушке и проходит двухступенчатую конденсацию фракции Сг- При этом используется охлаждение пропиленом и этиленом. Наиболее низкие температуры газа достигаются путем расширения оставшегося газа в турбодетандерах или вторичным испарением конденсата после его расширения. На установке осуществляется каскадное охлаждение с использованием этиленового и пропиленового холодильных циклов и центробежных компрессоров с приводом от газовой турбины. Применяемая схема конденсации этан-этиленовой фракции позволяет свести до минимума потери этилена с остаточным газом. [c.47]

Цикл низкого давления. Термодинамическое преимущество охлаждения газов путем их расширения с отдачей внешней работы долгое время нельзя было реализовать из-за низкого коэффициента полезного действия применявшихся поршневых детандеров 0,6). Созданная П. Л. Капицей оригинальная конструкция турбодетандера, отличающегося высоким [c.751]

Цикл низкого давления. Воздух охлаждается при расширении в турбодетандере конструкции П. Л. Капица. Турбодетандер реактивного типа с радиальным расположением лопаток и выходом газа через центральный патрубок работает с высоким к. п. д. при низких давлениях. [c.296]

Кроме цикла низкого давления при глубоком охлаждении применяются также детандерные циклы среднего давления — 15—60 кгс/см (1,5—6,0 МН/м2) и высокого давления 465—200 кгс/см (16,5— 20,0 МН/м2) с расширением газа в поршневых детандерах и охлаждением в теплообменниках. Для первых 0,8, для вторых — ЛГ=0,5—0,6. К. п. д. поршневых детандеров т)ад = 0,6—0,7. [c.114]

Цикл низкого давления с расширением газа в турбодетандере. [c.24]

Цикл низкого давления с расширением сжатого газа в турбодетандере (цикл Капицы). Этот цикл дает наибольший эф фект при разделении газовых смесей с получением газообразных компонентов. [c.299]

Так как в проточной части турбодетандера отсутствуют трущиеся части, турбодетандеры в противоположность поршневым детандерам работоспособны и эффективны при самых низких температурах расширяемого газа вплоть до температуры конденсации. Именно это свойство позволяет при соответствующей мощности строить холодильные циклы с турбодетандерами для самых низких температур в весьма широком диапазоне давлений. В частности, холодильный цикл низкого давления (ро = 6 ат) с наинизшей температурой T a = 85 К с расширением в турбодетандере низкого давления (е = ро/рг 4, Т = 115 °К, Д/х,. S = = 8—10 ккал кГ) применяют почти во всех современных газовых воздухоразделительных установках. [c.369]

Турбодетандеры, как машины непрерывного действия турбинного типа, отвечают задаче создания крупных установок разделения воздуха, работающих по циклу низкого давления. Они применяются для расширения больших количеств газа в большинстве случаев при относительно малом перепаде энтальпий, т. е. при большой величине относительного противодавления. В воздухоразделительных установках, предназначенных для получения газообразных продуктов разделения, используются турбодетандеры с массовым расходом газа от 1 до 20 кг/сек. Начальное давление составляет около 0,6 Мн м , степень расширения = 0,25 изоэнтропийный перепад порядка 30 кдж кг. [c.199]

В проточной части ступени имеются полости, в которых в различные моменты цикла существуют разные давления газа. Закрытые клапаны не являются абсолютно герметичными. Между пластинами клапана и седлом имеются неплотности, через которые газ из полости с более высоким давлением перетекает в полость с более низким давлением. Например, через закрытые всасывающие клапаны газ из цилиндра в процессе сжатия, нагнетания и расширения перетекает в полость всасывания. В процессе всасывания следующего цикла газ перетечек вновь поступает в ци- [c.41]

Далее насыщенный селексол направляется в гидротурбину низкого давления, где его. давление снижается с 2,4 до 0,9 МПа, при этом выделяется дополнительная энергия, которая используется для перекачки регенерированного селексола. Газообразный диоксид углерода направляется в турбину турбодетандер-ного агрегата. На одном валу с турбиной установлен насос. Энергия расширения газа используется для привода этого насоса. Затем селексол поступает в дегазатор среднего давления (Р=0,11 МПа), который является конечным в цикле регенерации насыщенного раствора. Основное количество НгЗ из раствора выделяется в дегазаторе В-4. Газовые потоки из ап-паратов В-3 и В-4 подаются на факел. Остаточное содержание НгЗ в регенерированном растворе не более 0,0001% (масс.). [c.87]

Турбодетандер - агрегат, предназначенный для утилизации работы, производимой ори расширении газа. Однако основная задача за счет работы турбодетандера - максимально снизить температуру расширяющегося газа до -70...-100°С и ниже. Чтобы получить такой уровень холода, необходим двухкаскадный холодильный цикл с использованием двух холодильных агентов (пропан-этан) или надо применить холодильный цикл на смешанном хладагенте. Эти циклы сложны в аппаратурном оформлении и трудоемки в эксплуатации. Применение турбодетандеров значительно упрощает аппаратурное оформление, а при наличии потребителя газа низкого давления дает значительный экономический эффект. [c.114]

Эффективность холодильного цикла зависит от эффективности процессов расширения и теплопередачи при отводе тепла увеличение общей эффективности процесса глубокого охлаждения может быть достигнуто увеличением эффективности процессов теплообмена внутри цикла. Увеличение эффективности процессов теплообмена, в особенности между потоками высокого и низкого давлений, нередко ограничивается различными значениями теплоемкостей этих потоков, предопределяющими конечные значения (подчас очень большие) температурных разностей на одном из концов теплообменника. Особенно большие средние температурные разности устанавливаются, если в одном из потоков системы теплообмена происходит изменение агрегатного состояния, а во втором осуществляется нагрев либо охлаждение газа или жидкости. [c.206]

Рис.ШЛ. Цикл с расширением части газа в детандере до низкого давления (цикл Клода) и его изображение в Т-3 диаграмме

В цикле высокого давления с расширением газа в поршневом детандере, который установлен на теплом потоке, воздух высокого давления предварительно не охлаждается в теплообменнике до поступления в детандер, как в цикле среднего давления. Детандер работает при высоких температурах, поэтому отпадают многие затруднения, связанные с работой этой машины при низких температурах. [c.21]

Цикл двух давлений с расширением воздуха в детандерах низкого и высокого давлений и дросселированием (рис. 19 и 20). Газ низкого давления в количестве 1 кг сжимается в компрессоре КМ1 до давления /7.2 = 0,65 МПа (процесс 1—2) и в состоянии, характеризуемом точкой 2, разделяется на две части. Первая М направляется в теплообменник ЛГУ, в котором охлаждается (процесс 2—9) до температуры Тц, и далее — в турбодетандер Д1, где расширяется до давления р (процесс 9—8). Из турбодетандера Д1 газ поступает в межтрубное пространство теплообменника АТЗ, охлаждая прямой поток, выходящий из компрессора КМ2. Вторая часть (1 — Мн) сжимается в компрессоре высокого давления КМ2 до давления рз == [c.27]

Рис. 19. Принципиальная схема цикла двух давлений с расширением газа в детандерах низкого и высокого давлений и дросселированием

В установках для получения жидкого кислорода используются наиболее эффективные холодильные циклы высокого давления с расширением воздуха в поршневом детандере, низкого давления с расширением воздуха в турбодетандере и комбинированные схемы низкого давления с использованием циркуляционного холодильного цикла среднего давления и расширения газа в турбодетандере. [c.248]

Это определяет одно из условий, при которых, как можно ожидать, будет работать данный цикл. Влияние таких переменных, как приток тепла, начальное давление, давление выпуска из детандера, температура входа в детандер и температура газа низкого давления, покидающего систему, легко можно исследовать с помощью показанного здесь метода. Интересно отметить, что чем ниже давление, тем ниже должна быть температура при входе в детандер для достижения оптимального к. п. д. Можно получать жидкость с приемлемым к. п. д. при таких низких давлениях, как 5 атм, хотя по мере повышения давлений к.п.д. будет увеличиваться. Капица [311] описал сжижитель воздуха, работающий при низких давлениях и включающий несколько новых особенностей, например турбину расширения и регенеративный тип теплообменника как для передачи тепла, так и для очистки. [c.538]

Схема становки двух давлений с циркуляцией расширяемого в каскаде турбодетандеров азота низкого давления приведена на фиг. 37. Воздух высокого давления в схеме ожижается за счет применения холодильного цикла с расширением газа в турбодетандерах, установленных, на разных температурных уровнях (см. главу II). [c.221]

Принцип построения холодильного цикла воздухоразделительной установки является в основном регенеративным. В этом направлении построены рассмотренные выше холодильные циклы. Такое же направление было намечено для понижения температурного уровня получаемого холода и при рассмотрении способа уменьшения энтальпии расширением газа в детандере. Развивая теплообмен, можно и в данном случае получить холод на самом низком температурном уровне, соответствующем начальному давлению цикла, переходя все более в область насыщенного пара. Основной задачей при организации теплообмена в схеме воздухоразделительной установки является обеспечение рекуперации холода отходящих газообразных продуктов разделения путем нагрева их в процессе охлаждения перерабатываемого воздуха. [c.51]

Цикл Капицы низкого давления с расширением в турбодетандере (рис, 3,15) [208], Газ (воздух) сжимается турбокомпрессором до 0,6—0,8 МПа (процесс 1-2), после чего поступает в регенераторы, где охлаждается 2-3). Далее воздух делится на две части большее количество направляется на расширение в турбодетандер (3-4), а остальная часть — в теплообменник-конденсатор, где происходит конденсация этого воздуха (3-5). Затем жидкость дросселируется [5-6) до 0,1 МПа. Газ после турбодетандера направляется противотоком в теплообменник-конденсатор и далее в регенераторы [4-Г). В диаграмме Т, в линия [c.62]

В основу технологии положен разработанный ленинградской школой теплохладоэнергетиков метод вымораживания СО2 из газовых смесей. Метод базируется на высокоэкономичном комбинированном цикле низкого давления, функцию рабочего тела призваны выполнять сами дымовые газы. Содержание СО2 в исходных продуктах сгорания таково, что даже при небольшом давлении в цикле (0,3 - 0,5 МПа) располагаемого теплопе-репада при последующем их расширении до давления 0,11-0,12МПа оказывается достаточно для практически полного вымораживания диоксида углерода, а температура смеси при этом не опускается ниже-130°С. [c.127]

В детандере возникают гидравлические удары и растут потери холода. В итоге при очень низких температурах эфс ктивность расширения газа в детандере значительно снижается. По этим причинам при сжижении воздуха и других газов расширениё в детандере используют только для предварительного охлаждения, а дальнейшее охлаждение до температуры сжижения осуществляют путем дросселирования. Такие комбинированные циклы, применяемые в технике, различаются в основном величиной давления, до которого сжимается сжижаемый газ, и конструкцией детандера (поршневые детандеры и турбодетандеры). [c.672]

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]

Общие вопросы низкотемпературной переработки газа 153 Подготовка газа к низкотемпературной переработке 156 Установки низкотемпературной сепарацЕИ, работающие за счет изоэн-тальпийного расширения газа 158 Технологические схемы установок низкотемпературной конденсации с искусственным холодом 167 Установки, низкотемпературной конденсации с изоэнтропяйным холодильным циклом 177 Сжатие газов низкого давления 185 Структура энергетических затрат ГПЗ 189 [c.4]

Основными способами (циклами) являются простой регенеративный цикл с изоэнтальническим расширением сжатого газа регенеративный цикл с изоэнтальническим расширением и предварительным охлаждением регенеративный цикл с изоэнтрони-ческим расширением сжатого газа цикл с изоэнтропическим расширением сжатого газа и низким давлением. [c.202]

Регенеративный цикл Капицы с изоэнтропическим расширением газа особенно эффективен в том случае, когда в результате разделения газовой смеси должны быть получены газообразные компоненты, а установка имеет большую производительность. Отличительной аппаратурно-технологической особенностью установки Капицы является низкое избыточное давление (для воздуха 0,5—0,6 МПа) и применение турбинных машин (комнрессора и детандера). [c.208]

Продолжительное время жидкий воздух получали в установках, работаюнщх по описанному циклу, который в технике носит название холодильного цикла с дросселированием. Хотя этот цикл прост по своему устройству, но он малоэкономичен, так как только 5 процентов от всего пропускаемого через систему воздуха переходит в жидкое состояние, остальные 95 процентов газа, охладив идущий навстречу сжатый воздух, уходят из теплообменника в атмосферу. Такой низкий коэффициент полезного действия холодильного цикла с дросселированием объясняется тем, что он обладает малой производительностью холода, то есть расход энергии на сжатие газа до высокого давления большой, а снижение температуры при дроссельном расширении газа невелико. [c.85]

Для получения жидкого водорода используют следующие холодильные циклы I) с однократнш дросселированием 2)с двойным дросселированием и циркуладией части газа с промежуточным давлением 3) с расширением всего количества газа до промежуточного в детандере и циркуляцией части газа после детандера 4) с расширением части газа в детандере до низкого давления (цикл Клода) 5) гелиево-водородный конденсационный цикл. [c.52]

Сжатый водород, как и в цикле Линде, вначале охлаждается последовательно в газовом теплообменнике 3 и в ванне жидкого азота 4 и с температурой 65 К поступает в теплообменник 5, где охлаждается дцумя потоками - водородом низкого и промежуточного давления. Затем весь поток водорода расширяется в первом дроссельном вентиле до промежуточного давления Р . После этого только часть газа М охлаждается в конечном теплообменнике 8 и расширяется во втором дроссельном вентиле до низкого давления. Оставшаяся часть водорода (1-М) сразу же после первого дроссельного ве тиля возвращается через ряд теплообменников в компрессор при промежуточном давлении PJJ. Из схемы цикла видно, что первое расширение всего потока водорода до промежуточного давления может осуществляться и изоэнтальцически посредством дроссельного устройства, и почти изоэнтропичес-ки в детандере. [c.54]

Схема цикла высокого давления с однократным дросселированием показана на рис. 5. Воздух сжимается в компрессоре КМ до давления р , охлаждается в холодильнике ЛГУ до температуры и поступает в трубки теплообменника АТ2. В противоточ-ном теплообменнике АТ2 сжатый воздух охлаждается до гемперату-туры Гз более холодным газом низкого давления (обратным потоком холодного воздуха из сборника жидкости АК), идуш,им в противоположном направлении. В дроссельном вентиле ВН1 сжатый газ дросселируется до давления р , и его температура снижается до Тр В сосуде АК, к воздуху подводится количество теплоты эквивалентное холодопроизводительности цикла. Расширенный газ после теплообменника, подогретый до температуры Г , вновь возвращается в компрессор КМ. В сосуде АК собирается жидкий воздух. [c.13]

При выборе способа очистки сырого гелия для данной установки метод отмывки с помощью жидкого метана сравнивался с системой очистки сырого гелия путем конденсации и низкотемпературной адсорбции. В результате сравнительного анализа предпочтение было отдано методу отмывки жидким метаном [124], так как оказалось, что в этом случае при 24-часовом цикле работы каждого адсорбера требуется около 1000 кг активированного угля против 2000 кг при втором методе очистки. Полученный в криогенном блоке чистый гелий далее направляется в гелиевый ожижитель (на рис. 53 не показан). Для ожижения гелия используется криогенный цикл с последовательным расширением гелия в двух турбодетандерах. Объемная производительность установки по гелию составляет около 500 м /ч. Другим видом продукции, получаемой на установке, является горючий газ, состоящий в основном из метана и имеющий удельную теплоту сгорания около 40000 кДж/м, который сжимается компрессором 2 до 3,6 МПа и подается в трубопровод. На установке используется несколько криогенных циклов, которые в принципе можно рассматривать как четырехступенчатый каскадный цикл. Пропан, конденсация которого на установке производится с помощью воды при температуре 303 К, частично используется для охлаждения природного газа после моноэтаноламиновой очистки в испарителе пропана и конденсации паров воды, где он кипит при Т=273 К, а другая его часть испаряется при более низком давлении при Т= 233 К, обеспечивая конденсацию этилена. В свою очередь, этилен, испаряясь, обеспечивает холод для вывода фракции бензина-сырца и охлаждение природного газа, при котором частично конденсируется метан. Последний подвергается дальнейшему охлаждению до 117 К и сдросселированный до р 0,15 МПа используется для сжижения азота, сжатого до 2,5 МПа. Азот сжимается в компрессоре 16, и после охлаждения в теплообменнике 15 и конденсации в аппарате 8 основной поток жидкого азота подается на верхнюю тарелку колонны 9. Другая часть жидкого азота (на рис. 53 не показано) поступает на охлаждение низкотемпературных адсорберов и в гелиевый сжи тель. Жидкий азот, испаряясь, обеспечивает необходимое охлаждение гелия в гелиевом цикле, охлаждение низкотемпературных адсорберов и природного газа в теплообменниках и понижение температуры промывочного метана. [c.159]