Холодильные циклы с расширением сжатого газа

Простой регенеративный цикл (Линде) с изоэнтальпическим расширением сжатого газа и схема холодильной машины, в которой он осуществляется, показаны па рис. 9-18. Исходный газ сжимается (1—2) изотермически при температуре Т и затем охлаждается (2—3) при постоянном давлении за счет холода обратного газа. Далее [c.222]

Холодильные циклы с расширением сжатого газа в детандере [c.554]

Регенеративный цикл с изоэнтропическим расширением. Эффективным является цикл, основанный на изоэнтропическом расширении предварительно сжатого газа. Примером такого холодильного цикла может служить цикл Клода, показанный на рис. 9-20. [c.225]

Холодильный цикл показан на рис. 9-21. Исходная газовая смесь сжимается (1—2) турбокомпрессором а и охлаждается (2—3) в теплообменнике в. После охлаждения газ делится на два потока, один из которых направляется в ожижитель д, где охлаждается и конденсируется (3—5—6). Далее следует дросселирование (6—7) и сбор конечной жидкости О в сборнике ожиженного газа ж. Вторая часть потока охлажденного в теплообменнике газа (большая часть) направляется на расширение (3—4) в турбодетандер г. Охлажденный после турбодетандера газ направляется в качестве холодильного агента в ожижитель д и далее в теплообменник в для охлаждения сжатого га (4-1). [c.227]

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]

Эффективным является цикл, основанный на изоэнтропическом расширении предварительно сжатого газа. Примером такого холодильного цикла может служить цикл Клода (рис. 9.20). [c.207]

При применении газа в качестве рабочего тела цикл состоит из компрессии, охлаждения горячего сжатого газового потока в исчерпывающей секции, расширения его в детандере и нагрева в укрепляющей секции. Несмотря на значительные в последнее время усовершенствования газового холодильного цикла, он продолжает оставаться малоэффективным. Кроме того, при использовании газа как рабочего тела достигаются низкие коэффициенты теплопередачи. Вследствие этого данный вариант схемы не представляет интереса. [c.280]

Холодильные циклы обычно складываются из одних и тех же процессов компримирования газа, его охлаждения и конденсации, расширения газа или жидкости с совершением внешней работы или изоэнтальпического расширения, испарения жидкости и нагрева газа, абсорбции и десорбции газов, смешения отдельных потоков и некоторых других (например, сжатия жидкостей насосами и нр.). В различных схемах холодильных циклов могут отсутствовать один или несколько из перечисленных выше процессов так, например, простой парокомпрессионный цикл без регенерации состоит из процессов компримирования, охлаждения и конденсации, изоэнтальпического расширения жидкости и испарения этой жидкости. [c.208]

В холодильном цикле работа расходуется на сжатие рабочего тела в компрессоре. Холодильный цикл замкнут, если начальное и конечное состояния рабочего тела (газа) совпадают. Чтобы они совпадали, отдельные составляющие цикла должны протекать в определенном порядке. Наиример, после сжатия газа в компрессоре и охлаждения в холодильнике должно происходить расширение газа, сопровождающееся понижением его температуры, а затем нагревание газа до первоначальной температуры в теплообменнике при постоянном давлении. [c.11]

Таким образом, в цикле среднего давления с расширением газа в детандере, как и в циклах с простым дросселированием и предварительным охлаждением, имеется дополнительное охлаждающее устройство. Различие состоит в том, что охлаждению подвергается лишь часть газа и не используется холодильный цикл с другим рабочим телом. Охлаждение достигается самим сжатым газом. [c.23]

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]

Цикл расширения газа в настоящее время не представляет большого практического значения, но заслуживает краткого рассмотрения, поскольку он иллюстрирует некоторые важные принципы и поскольку представляется существенным показать, почему его вытеснил процесс сжатия пара, несмотря на значительные преимущества использования в качестве рабочего вещества воздуха, который доступен и не обладает отрицательными свойствами многих холодильных агентов, например корродирующей способностью, воспламеняемостью, раздражающим и отравляющим действием. Кроме того, тот же общий принцип находит применение в процессах низкотемпературного разделения газов и в некоторых процессах рекуперации растворителей. Нижеследующий конкретный пример послужит для выявления основ-ш трудностей этого цикла. [c.491]

С помощью уравнений (23) — (28) и таблиц термодинамических величин можно количественно сравнить друг с другом различные холодильные циклы, основанные на процессе сжатия пара, а также сравнить их с процессом расширения газа. Можно изучить влияние таких факторов, как 1) природа рабочего вещества 2) температура охлаждающей воды 3) температура, которую желательно поддерживать в испарителе, и 4) влажное и сухое сжатие. Хотя расчеты производятся для идеальных циклов, тем не менее общие выводы будут справедливы для практических циклов. Отклонения от идеального процесса будут кратко разобраны ниже. [c.497]

Чтобы температура хладоагента была ниже температуры охлаждаемого вещества, хладоагент искусственно охлаждают. Вода охлаждается в градирнях растворы солей охлаждают веществом, имеющим более низкую температуру газы охлаждаются при расширении их после сжатия. Для снижения температуры хладоагента необходимо затратить определённое количество энергии. Процесс охлаждения, осуществляемый с помощью какого-либо хладоагента и сопровождающийся затратой энергии, называется холодильным процессом,, или холодильным циклом. [c.24]

Турбодетандерами называются машины тур -бинного (лопаточного) типа, применяемые в холодильных циклах для понижения температуры сжатого газа, его расширением с отдачей внешней работы. [c.366]

Такой цикл, до некоторой степени, аналогичен применяемому в паро-технике циклу расширения с промежуточным перегревом, но имеется и весьма существенное различие. В то время как в паровых двигателях преследуется цель возможно большего увеличения работы за счет, некоторого увеличения основной затраты тепла, сопровождаемого повышением энтальпии пара, при построении холодильного цикла основной задачей является не возвращение части затрачиваемой на сжатие работы, играющее относительно незначительную роль, а возможно большее понижение конечной энтальпии хладоагента. Выполнение последнего требования при минимальном значении энтропии в конце процесса подготовки хладоагента исключает возможность промежуточного подогрева за счет получения тепла извне. Цикл может строиться только при промежуточном подогреве за счет дополнительного охлаждения сжатого газа и при условии рекуперации холода отходящих газов. [c.66]

Упрощенная схема построения такого цикла, как цикла холодильного или предназначенного для получения жидкого воздуха, представлена на фиг. 34. Схематически протекание цикла в 5—Г-диаграмме иллюстрируется фиг. 35, причем предполагаются теоретические условия — изотермическое сжатие, изоэнтропийное расширение в детандере, полная рекуперация холода отходящего газа и отсутствие потерь в окружающую среду, и для упрощения цикл рассматривается как воздушный холодильный цикл условность изображения связана также с тем, что потоки воздуха, участвующие в отдельных процессах, не соответствуют 1 кГ. [c.67]

В термомеханической системе рабочей средой обычно является газ. Процессы сжатия и расширения газа осуществляются в машинах различных типов. Известен ряд способов получения холода посредством соответствующих холодильных циклов (подробно об этом см. т. I, гл. П). Здесь рассматриваются типы машинного оборудования, используемого в газовых холодильных циклах для производства холода. [c.165]

Газовый холодильный цикл состоит из нескольких составных частей. Процесс расширения газа (детандирование) осуществляется с целью понижения его энтальпии. Другие процессы цикла — сжатие газа, регенеративный теплообмен, теплообмен рабочего тела (газа) с окружающей средой и с охлаждаемым объектом — обеспечивают получение необходимых начальных параметров расширяемого газа, а также полезное использование созданного холода (перенос теплоты от охлаждаемого объекта к окружающей среде). Соответственно способу осуществления отдельных процессов газовые циклы можно разделить на простые и совмещенные. [c.165]

Холодильно-газовая расширительная машина работает на сжатом газе, температура которого порядка Гд е. после расширения в машине газ направляется во всасывающую линию компрессора (замкнутый цикл) или выбрасывается (открытый цикл). Основными узлами машины (фиг. 6) [c.172]

Холодильный процесс заключается в отводе тепла от источника с меньшей температурой и передаче его телу с большей температурой. Согласно второму началу термодинамики, этот процесс не может проходить самопроизвольно, а находится в зависимости от работы, сообщаемой такой системе. Типовой холодильный цикл (цикл Карно) состоит из изотермического обратимого нагревания (газа или другого рабочего тела в цилиндре с поршнем) при низшей температуре Гь адиабатического обратимого сжатия, изотермической отдачи тепла при температуре Гг и адиабатического обратимого расширения до достижения первоначального состояния рабочего тела в цилиндре. [c.538]

Из (3-2) видно, что холодильная мощность цикла зависит исключительно от разности энтальпий расширенного и сжатого газов при температуре теплого конца рекуперативного теплообменника, т. е. изотермического эффекта дросселирования (см. с. 43). [c.56]

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]

С целью получения очень низкой температуры, необходимой для сжижения воздуха, в холодильный цикл дополнительно включают теплообменник. Теплообменник служит для охлаждения сжатого воздуха перед его расширением. Это охлаждение в теплообменнике осуществляется обратным потоком более холодного газа, уже охлажденного в процессе расширения. [c.25]

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]

Изоэнтальнийное расширение сжатого газа используется только в ожижителях малой и средней производительности [76]. Иногда проводится ожижение водорода с помощью гелиевого холодильного цикла, основанного на конденсации водорода за счет охлаждающего действия газообразного гелия, имеющего температуру ниже критической температуры водорода, или методом Симона, являющимся своеобразной модификацией метода изоэнтропийного расширения. [c.44]

Изоэнтальпийное расширение сжатого газа используют только в ожижителях малой производительности. Иногда водород ожижают с помощью гелиевого холодильного цикла, используя холод газообразного гелия с температурой ниже критической температуры водорода, или методом Симона, являющимся своеобразной модификацией метода изоэнтропийного расширения [4, 5]. [c.50]

Имеющийся перепад давления используется непосредственно в холодильном цикле с дросселированием или расширением с совершением внешней работы, например в циклах Клода — Гейляндта Полученная при расширении работа либо отводится в виде электроэнергии, либо используется непосредственно в цикле для сжатия газа. Перепад давления используется в силовом цикле на высоком температурном уровне полученная при расширении работа используется во внешних холодильных циклах, например в каскадном. [c.46]

Сжижение водорода достигается обычно многоступенчатым охлаждение.м в каскадных установках, для которых расход энергии меньше, чем в других. По для ожижения водорода могут использоваться различные холодильные циклы, основанные как на эффекте дроссе.лирования (эффект Джоуля — Томпсона), так и на расширении водорода с производством внеииюй работы в расширительной машине-детандере. При этом должны учитываться некоторые специфические свойства водорода, а именно 1, В отличие от др.угнх газов водород при обычной температуре имеет отрицательный дроссе.,1ь-эффект, т. е. при расширении нагревается. Для получения положительного дроссель-эффекта сжатый водород должен быть предварительно охлажден до температуры ниже температуры инверсии (около 200 К). Это обычно достигается охлаждением до температуры ниже 80 К испаряющимся жидким азотом (в специальных теплообменниках) [c.95]

По модифицированному. методу Клода в установке, работающей под давлением 10—15 ати, для окончательной очистки предусмотрено также про.мыва-пие газа жидки.м азотом (99,9%-ный N2). При это.м полностью удаляется метан, а содержание окиси углерода понижается до 10 мл1м К Расход электроэнергии составляет 350 квт-ч на 1000 ялг смеси (N2 -ЗH2). сжатой до 10 ати. Такого типа установки, в отличие от аппаратов Линде—Бронна, имеют-не ам.миачный. а азотный холодильный цикл, работающий три зысС К0 - 1 давленпя (200 ат) с дета Ндером для расширения азота. Детандер не ири.меняется для расширения очищенного газа, так как его затем надо было бы снова сжимать. [c.274]

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]

Поскольку в реальных условиях невозможно осуществить изотермическое сжатие, его обычно заменяют процессом, близким к адиабатному сжатию, и проводят в несколько ступеней с охлаждением после каждой ступени. Расширение 11—6 обычно заменяют дросселированием. Это приводит к 01КЛ0нению от идеального процесса и дополнительной затрате работы сверх /min, расходуемой на компенсацию потерь. Для осуществления холодильного процесса используют циркуляцию части са.мого ожижаемого газа (воздуха) иногда используют вспомогательные холодильные циклы (аммиачные или фреоновые). Эти циклы также не являются идеальными, и затрата работы Б них превышает /min [c.21]

Принцип построения холодильного цикла с расширительной машиной (детандером) показан на рис. 11 и 12. Сжатый газ, охлажденный водой, поступает в детандер и после расширения в нем направляется в холодоприемник, где используется в качестве хладоагента в замкнутом цикле газ после холодоприемника вновь поступает в компрессор. В теоретическом случае [c.29]

Схема установки двух давлений с циркуляцией расширяемого в каскаде турбодетандеров азота низкого давления приведена на рис. 35. Воздух высокого давления в схеме сжижается вследствие применения холодильного цикла с расширением газа в турбодетандерах, установленных на разных температурных уровнях (см. главу II). Сжатый в циркуляционном турбоком- [c.214]

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]