Охлаждение расширением сжатых газов

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]

Охлаждение путем расширения газов. В процессе адиабатического расширения сжатого газа температура понижается, так как внешняя работа в этом случае совершается за счет внутренней энергии газа. Связь между / и р в адиабатическом процессе для идеального газа [c.12]

Кроме дросселирования и расширения сжатого газа в детандере (с со-пери[ением внешней работы) для охлаждения могут быть использованы различные другие физические процессы. [c.653]

Однако для реальных газов это соотношение не выполняется. В большинстве случаев при расширение сжатого газа при нормальной температуре происходит его охлаждение (эффект Джоуля — Томсона), так как при его расширении преодолеваются силы притяжения между молекулами, аналогично тому как это происходит при испарении жидкостей. (Ознакомьтесь с применением эффекта Джоуля — Томсона для сжижения газов.) [c.220]

Адиабатное расширение сжатых газов осуществляется с использованием специальных машин, работающих в области низких температур. Достигаемый при этом эффект охлаждения значительно превышает эффект, свойственный процессу дросселирования. Однако необходимость применения машин для расширения газа усложняет реализацию этого способа. [c.281]

Методы охлаждения. В широком значении слова охлаждение является наукой и искусством получения и поддержания температур ниже температуры окружающей среды. Низких температур можно достигнуть различным путем, а именно 1) с помощью фазовых превращений, сопровождающихся поглощением тепла, например посредством парообразования воды или аммиака, плавления льда или растворения соли 2) расширением сжатого газа или пара, при котором совершается внешняя работа 3) дросселированием 4) десорбцией газа 5) размагничиванием твердого тела 6) пропусканием электрического тока через спай двух металлов (эффект Пельтье). Действительно, любое обратимое изменение, включающее затрату работы, можно использовать для отвода теплоты и получения низких температур. Метод 1 чаще всего применяется для промышленного [c.482]

В химии и химической технологии, как правило, используют низкие температуры в диапазоне от 270 до 120 К (умеренный холод) и сравнительно редко температуры ниже 120 К (глубокий холод). В лабораторных условиях для получения умеренного холода используют смеси льда с солями, кислотами или щелочами, в которых охлаждение достигается за счет плавления льда. Более низкие температуры порядка 200 К получают, применяя охлаждающие смеси твердой углекислоты (сухой лед) со спиртом или эфирами. Наконец, для получения низких и сверхнизких температур в технических масштабах используют процессы расширения сжатых газов, термоэлектрические явления или адиабатическое размагничивание, реализуемые в специальных холодильных ма- [c.115]

В качестве такого дополнительного процесса практически используют переход тел из одного агрегатного состояния в другое, главным образом, испарение жидкостей и расширение сжатых газов с производством внешней работы. Так как искусственное охлаждение требует наличия охладителей с соответственно низкой температурой, то в качестве тел, участвующих в дополнительном процессе, могут быть использованы только такие жидкости и газы, переход которых из одного состояние в другое сопровождается большим поглощением тепла при весьма низких температурах. [c.607]

Физические способы основаны на охлаждении осушаемого газа в поверхностном холодильнике водой или хладоагентом, охлаждении после сжатия газа и в результате внезапного расширения сжатого газа. Выпадающий при этом из газа конденсат отводится через сепаратор в канализацию. [c.372]

В технике глубокого охлаждения применяются два метода получения низких температур 1) расширение газов без совершения внешней работы — дросселирование, 2) расширение газов с совершением внешней работы. Эффект дросселирования заключается в том, что при расширении сжатого газа до более низкого давления без совершения внешней работы и без обмена теплом с окружаю-ш ей средой температура газа понижается. [c.364]

Процесс ожижения любого газа состоит из стадий охлаждения его до температуры конденсации (при атмосферном давлении температура кипения жидкого водорода равна 20,4 К) й отвода теплоты парообразования. Для ожижения водорода требуется охлаждение до криогенных температур, которое достигается следующими способами I) изоэнтальпийным расширением сжатого газа, т.е. использованием эффекта Джоуля-Томсона, 2) изоэнтропийным расширением сжатого газа, при котором одновременно получается дополнительное количество холода, помимо обусловленного эффектом Джоуля-Томсона. [c.50]

Охлаждение при расширении газов с получением работы. В процессе обратимого расширения сжатого газа происходит понижение температуры. Для идеального газа отношение температур в политропическом процессе 1—2 с показателем политропы п (рис. 3, а) равно [c.10]

Холодильные машины представляют собой замкнутую систему, заполненную рабочим телом. Рабочее тело, циркулирующее в холодильной машине, отнимает теплоту от охлаждаемой среды и, совершив круговой процесс, возвращается в первоначальное состояние. Это позволяет осуществлять непрерывное охлаждение с помощью одного и того же количества рабочего тела. Для возвращения рабочего тела в первоначальное состояние необходимо, чтобы теплота, воспринятая им от охлаждаемой среды, была отдана другому телу. Такими телами являются окружающий воздух и вода. Температура воды и воздуха, как правило, выше температуры охлаждаемой среды, поэтому естественный процесс передачи теплоты невозможен. Для переноса теплоты от охлаждаемой среды к более теплой окружающей среде необходимо повысить температуру рабочего тела настолько, чтобы она практически стала выше температуры окружающей среды (воды, воздуха). Для этого необходимо затратить энергию. Последующего понижения температуры рабочих тел можно достигнуть адиабатным расширением сжатых газов или жидкостей (например, в расширительных цилиндрах или детандерах) или дросселированием (в вентилях, кранах). [c.8]

Принципиальная схема дроссельного расширение показана на рис. 40. Газ с давлением pi и абсолютной температурой Ti изотермически сжимается в компрессоре К до давления рз (линия 1—2). Сжатый газ, пройдя дроссельное устройст во Д, расширяется до первоначального давления ри при этом его температура снижается до Гг (линия 2—3). Расширение в дросселе происходит при постоянной энтальпии (/12=/гз). Охлажденный газ нагревается в теплообменнике Т-0 до первоначальной температуры Г, (линия 3—1, Pi = onst), отнимая теплоту от охлаждаемого потока. [c.123]

Цикл среднего давления с расширением сжатого газа в детандере (цикл Клода). При сжижении газов расширение в детандере используют для предварительного охлаждения с последующим дросселированием до температуры сжижения. Эти комбинированные циклы различаются величиной давления, до которого сжимается сжижаемый газ, и конструкцией детандера. [c.297]

Для охлаждения и сжижения газов в технике применяются холодильные циклы. Холодильным циклом называется замкнутый процесс последовательного сжатия и расширения газа, сопровождающийся его нагреванием и охлаждением. На сжатие газа затрачивается внешняя механическая работа, которая частично отдается обратно при расширении газа. Во всяком холодильном цикле затрачиваемая работа всегда больше, чем получаемая, так [c.58]

Для охлаждения и сжижения газов в технике используют холодильные циклы. Холодильным циклом называется замкнутый процесс последовательного сжатия и расширения газа, сопровождающийся его нагреванием и охлаждением. На сжатие газа затрачивается внешняя механическая работа, которая частично отдается обратно при расширении газа. Во всяком холодильном цикле затрачиваемая работа всегда больше получаемой, так как отнятие теплоты от охлаждаемого тела происходит на более низком температурном уровне, чем передача ее другому телу, являющемуся охладителем (согласно второму закону термодинамики). [c.58]

Расширение сжатого газа до давления всасывания. На расширение газа из мертвого пространства в значительной степени влияют перетечки газа через неплотности у крышек цилиндра и через зазор между ротором и цилиндром. Для компрессоров и вакуум-насосов с низкой степенью повышения давления и с большим числом пластин и для крупных машин потери от перетечек газа незначительны. Перекрытие на стороне всасывания может быть относительно небольшим при внутреннем охлаждении компрессора маслом, которое в большой степени заполняет мертвое пространство и сильно снижает потери от неплотности. [c.20]

Изложенное означает, что энтропия является мерой неупорядоченности состояния системы. Она растет не только с повышением температуры, но и при плавлении (и возгонке) твердого вещества, при кипении жидкости, т. е. при переходе вещества из состояния с меньшей энергией в состояние с большей энергией. Ростом энтропии сопровождаются и процессы расширения, например газа, растворения кристаллов, химическое взаимодействие, протекающее с увеличением объема, например диссоциация соедннения, когда вследствие роста числа частиц неупорядоченность возрастает. Наоборот, все процессы, связанные с увеличением упорядоченности, такие как охлаждение, отвердевание, конденсация, сжатие, кристаллизация из растворов, химическая реакция, протекающая с уменьшением объема, например полимеризация, сопровождаются уменьшением энтропии. Возрастание энтропии вещества при повы- [c.177]

Криогенератор 1 является наиболее сложной частью криогенного насоса и служит для предварительного охлаждения криопанели и защитного экрана от комнатной температуры до рабочей и поддержания ее на этом уровне при работе. Принцип действия криогенератора основан на физическом эффекте, заключающемся в том, что при резком расширении сжатого газа его температура понижается. Криогенераторы имеют две ступени расширения рабочих газов [c.69]

Любой природный процесс, сопровождающийся поглощением тепла, может быть использован для охлаждения. Практически охлаждающий эффект получают с помощью применения следующих физических процессов рабочих тел фазовых превращений, сопровождающихся поглощением тепла (плавление, парообразование, растворение соли) десорбции газов, расширения сжатого газа (с получением внешней работы) дросселирования (эффект Джоуля-Томсона) вихревого эффекта-, размагничивания твердого тела (магнитно-калорический эффект) термоэлектрического эффекта (эффект Пельтье). [c.5]

Способ Клода также основан на расширении сжатого газа, но не через малое отверстие, а через двигатель. Получаемое при этом охлаждение значительно превосходит то охлаждение, которое получается при [c.69]

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]

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]

В 1895 г., основываясь на эффекте Джоуля — Томсона охлаждения реальных газов при их адиабатическом (изоэнтальпном) расширении, Линде разработал исключительно простой метод сжижения газов. В 1902 г. Ж. Клод предложил метод производства жидких газов, в том числе жидкого воздуха, путем изоэнт-ропного расширения сжатых газов (расширения с отдачей внешней работы). Этому открытию предшествовали кропотливые исследования Кальете, Пнкте, Витковского и многих других ученых. Вслед за тем Линде создал конструкцию ректификационной колонны двойного действия, позволяющую достигать почти 100%-ного выхода чистых азота и кислорода. Если до этого времени [c.18]

Поскольку величина (АГо) опт. пропорциональна гР, можно ожидать значительного уменьшения Фмин. за счет уменьшения температурных напоров при низких температурах, особенно при малых значениях Ти Введение хотя бы одного промежуточного охлаждения позволяет уменьшить температурный напор в области, расположенной ниже температуры промежуточного охлаждения. Это может быть достигнуто, например, за счет расширения сжатого газа в двух детандерах при температурах Т, и 2 (где T a — самая низкая температура, Tq>Ti> Т2). [c.259]

Второй способ получения холода основан на явлении охлаждения газа при его расширении в расширительной машине с совершением внешней работы. Расширение сжатого газа происходит без обмена теплотой с окружающей средой, и со-ве адаемая при этом работа производится за счет его внутрен-п- энергии. [c.292]

Цикл высокого давления с расширением сжатого газа в детандере без регенерации (цикл Гейландта). В отличие от цикла Клода в этом цикле в детандер направляется часть сжатого газа до его охлаждения в регенеративных теплообменниках. Детан- дер работает на более высоком температурном уровне, в результате коэффициенты полезного действия детандера и цикла значительно повышаются. [c.298]

При расширении сжатого газа, подлежащего сжижению в две ступени (рис. 102), расход энергии можно значительно снизить. Это видно по тому факту, что охлаждающий эффект ХНт при расширении от 200 до 20 атм при 26,7° С составляет около 90 /о охлаждения, получаемого при полном расширении до 1 атм, между тем как работа для сжатия от 20 до 200 атм много меньше, чем для сжатия от 1 до 200 атм. Таким образом, бесспорно выгодтее расширять сначала до некоторого промежуточного давления и отделять получающуюся жидкость от газа, а затем расширять эту жидкость до [c.535]

Два обстоятельства определил возможность получения больших количеств технологического кислорода при сравнительно низких энергетических затратах 1) применение регенераторов для охлаждения и очистми перерабатываемого воздуха от влаги и углекислоты 2) применение турбодетандера для расширения сжатого газа в целях компенсации холодопотерь в установке, чему в сильной степени содействовали работы акад. П. Л. Капицы. [c.11]

Наиболее просто можно получить холод на основе эффекта Дмсоуля-Томсона путем расширения сжатого газа в дроссельном вентиле. Однако значительно большее охлаждение можнО получить расширением сжатого газа в расширительной машине — детандере поршневого или турбинного типа, с одновременным производством внешней работы. [c.6]

Принципы получения глубокого холода. Сжижение газа обеспечивается при его охлаждении до температуры ниже критической. Такие газы, как кислород, азот, гелий, водород, имеют критические температуры ниже —100 °С, поэтому для их сжижения необходимо применять методы глубокого охлаждения, которые основаны на свойстве реальных газов изменять величину отношения pv/RT с изменением давления. С этой целью используют дроссельный эффект, который заключается в том, что при расширении сжатого газа до более низкого давления без обмена теплом с окружающей средой и без совершения внешней работы его температура изменяется. При этом pv RT, т. е. температу->а дросселируемого газа может увеличиваться и уменьшаться. Тоследнее происходит при температуре ниже критической. Теоретически дросселирование происходит при постоянной энтальпии, что в случае реального газа связано с понижением температуры (дроссельный эффект). Понижение температуры на единицу понижения давления называют дифференциальным дроссельным эффектом, а понижение температуры при понижении давления газа от р до р2 — интегральным дроссельным эффектом. [c.186]

Адиабатное расширение сжатых газов осуществляется с использованием специальных машин, работающих в области низких температур. Достигаемый при этом эффект охлаждения значительно превышает эффект при дросселировании газа, однако необходимость применения машин для расширения газа усложняет реализацию этого способа. Газовые холодильные машины имеют высокую надежность, небольшие размеры и массу, относительно высокий к. п. д. и позволяют производить охлаждение до 20—70 К. Схема одного из вариантов КХМ представлена на рис. 2.17, б работа машины осуществляется по следующей схеме газ адиабатно сжимается в компрессоре 1 от давления pi до р2, а затем охлаждается, например водой, до температуры Тс в холодильнике 2. В детандере 3 происходит адиабатное расширение газа с совершением внешней работы, при этом температура газа падает до Та, а давление — до pi Холодный газ из детандера проходит через охлаждающую камеру в которой нагревается до температуры Та, и вновь возвращается в компрессор 1 [18]. Наиболее благоприятные условия работы компрессионной холодильиой машины существуют в области температур от —30 до 4-200° С. Для охлаждение отдельных узлов РЭА раз- [c.139]

Во многих областях химической промышленности холодопроизводительность отдельных установок составляет свыше 10 млн, ккал1час при температурах испарения аммиака до —70 , Для производства некоторых химических продуктов необходимы настолько низкие температуры, что они не могут быть достигнуты работой обычных многоступенчатых холодильных машин. В этих случаях применяется глубокое охлаждение — получение весьма низких температур, преимущественно в пределах от —170 до —200°. Глубокое охлаждение составляет отдельную отрасль холодильной техники, в основу которой положены следующие способы 1) дросселирование сжатого газа без производства внешней работы (рис. 217) 2) адиабатическое расширение сжатого газа с производством внешней работы (рис. 218). [c.378]

Охлаждение природного газа на промышленных установках может быть осуществлено дросселированием сжатого газа (эффект Джоуля-Томсона), путем адиабатного или политропного расширения сжатого газа (с совершением внешней работы), а также применением постороннего вещества с более нпзкои температурой (холодильного агента). [c.51]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология