Ожижители воздуха

В 1894 г. Камерлинг-Оннес [(Ю, 62, 69] построил первый крупный ожижитель воздуха с каскадной схемой, который производил 14л жидкости в 1 час и был в эксплуатации в течение многих лет. Однако этот ожижитель неудобен тем, что во всех трех испарителях давление было гораздо ниже атмосферного, что требовало применения насосов большой производительности. [c.40]

Типовые значения величин // , 7/,,, 1., е и т. д., характерные для работы ожижителя воздуха типа Клода, имеются у Дэвиса [32]. Некоторые из этих величин приведены в скобках па фиг. 1э4. [c.82]

Оптимальные условия работы ожижителей воздуха типа Клода (по Дэвису [32]) [c.84]

Ожижители воздуха низкого давления. Второй предельный случай работы по схеме Клода имеет место, когда (1—х)—доля газа, проходящего через детандер, становится очень большой (- 100/6). Для получения наибольшей эффективности в этих условиях необходимы сравнительно низкое давление ро после компрессора и низкая температура па входе в детандер. Хотя, как указывалось выше (п. 32), такие машины низкого давления применялись фирмой Линде в начале 30-х годов [130, 131, 182], однако первое подробное описание ожижителя воздуха, работающего по этому принципу, было дано Капицей [181]. Установка Капицы работает следующим образом воздух под давлением 6,5 атм поступает в машину и после прохождения через теплообменную систему. "разделяется на два потока, один из которых (1 —т), содержащий основную массу газа, проходит через турбину, используемую [c.84]

Фиг. 66. Схема ожижителя воздуха низкого давления Капицы о использованием турбодетандера.

Казалось, технические трудности, возникающие на пути использования детандера, делают его применение бесперспективным. Вот что писал по этому поводу в 1896 г. известный ученый, построивший первый в мире промышленный ожижитель воздуха, профессор Мюнхенского университета К. Линде Практическое осуществление этого процесса (теоретически неоспоримого) является сомнительным по следующим причинам. Предположим, что в этом процессе был бы применен атмосферный воздух при той температуре, которая нужна для его ожижения при этой температуре все вещества, содержащиеся в воздухе в качестве примесей вода, двуокись углерода и т. п., так же как и остатки применяемых смазывающих материалов, перешли бы в твердое состояние. В этих условиях стала бы невозможной работа цилиндра расширения и его распределительных механизмов. Те лица, которым приходилось работать при таких низких температурах, знают по опыту, насколько трудно в этих условиях управление даже простым вентилем. Вместе с тем было бы чрезвычайно трудно или даже невозможно защитить с необходимой для этих низких температур тщательностью как сам цилиндр расширения, так и его механизмы от влияния внешнего тепла, и, следовательно, этот способ совершенно непригоден для достижения этих низких температур [И]. [c.28]

Используя регенеративный теплообмен, К. Линде, как уже упоминалось, построил в 1895 г. первый промышленный ожижитель воздуха, в котором внутреннее охлаждение осуществлялось дросселированием. Схема этой установки показана на рис. 12. Сжатый до давления 20 МПа в компрессоре 1 воздух охлаждается сначала в холодильнике 2 водой, а затем обратным потоком в теплообменнике 3. [c.40]

Практически в воздушных ожижителях для предварительного охлаждения часто применяются аммиачные холодильные машины, охлаждающие воздух до температуры примерно —45° С [120]. Применяя каскадные компрес- [c.60]

При использовании машины в качестве ожижителя воздуха головка цилцвдра окружается теплоизолированным стаканом 24 (см. фиг. 14). Атмосферный воздух конденсируется на наружной поверхности голо] ки цилиндра, имеющей медные ребра J8, и отводится че-рс8 трубку 20. Машина производит 6,6 л жидкого воздуха в 1 час при мощности на валу 5,8 кет (при подачо сухого воздуха). Это соответствует расходу, рапному 0,88 квт-час на 1 л жидкого воздуха. Как видно из табл. 12, 13 и 15, сравнение с другими методами ожижения оказывается весьма благоприятным для описанного выше способа, особенно в случае установок небольшой производительности. Отпошение наблюдающегося в реальных условиях холодильного коэффициента к холодильному коэффициенту идеального цикла Карно равно - 0,3. [c.22]

Более современные ожижители воздуха. Подробное описание более современных ожижителей воздуха по схеме Линде выходит за рамки настоящей работы. Можно лишь указать, что они основываются на схеме с двумя ступенями давлений, приведенной на фиг. 55. Однако в настоящее время основной задачей является производство не жидкого воздуха, а чистого жидкого кислорода или чистого жидкого азота, которые получаются путем низкотемпературной ректификации воздуха. Небольшие воздухоразделительные установки, пригодные для лабораторий, разработаны с использованием холодильного цикла, основанного на адиабатическом расширении сжатого газа (см. разделы 6 и 7), как, например, схелхы Клода—Гейландта (и. 32) и схемы низкого давления (и, 36 п 37). [c.67]

Ожижитель воздуха Клода—Гейландта. В табл. 14 приведены значения (1—х) доли газа, проходящего через детандер, и температуры газа Т,. на входе в детандер в зависимости от давпепия сжатия р. для осуществления цикла с максимальной эффективностью. Существуют два предельных случая работы по схеме Клода первый, когда температура газа на входе в детандер Г,, становится равной комнатной температуре, и второй, когда количество газа, проходящего через детандер (1—х), приближается к 100%. Первый предельный случай используется в схеме ожижителя воздуха Гейландта, второй — в схемах низкого давления с детандером, работающим при очень низких температурах. Такие машины низкого давления появились в начале 30-х годов в воздухо-разделительных установках системы Линде—Френкля с ирименением турбодетандеров [182]. [c.84]

В ожижителе воздуха Клода—Гейландта часть газа (примерно 60%) поступает в детапдер при комнатной температуре. В детандере газ расгап-ряется и охлаждается примерно до 150° К, после чего возвращается в теплообменник при низком давлении. Рассматриваемая схема обладает двумя преимуществами во-первых, в этой схеме может быть исключен первый теплообменник Е , во-вторых, здесь работа детандера при сравнительно высоких температурах уменьшает до минимума трудности смазки и теплоизоляции машины. Наконец, как можно видеть пз данных табл. 14, такой ожижитель имеет наилучшие показатели по расходу энергии из всех установок типа Клода. [c.84]

Ф и г. 67. (Т—6 )-диаграмма, иллюстрирую-пщя термодипамический цикл работы ожижителя воздуха низкого давления. [c.85]

В 1947 г, Сверинген сообщил о турбодетандере для ожижителей воздуха (или для производства кислорода), который был построен под наблюдением Национального комитета оборонных исследований США (USNDR ) и имеет следующие характеристики производительность около 3100 кг воздуха в 1 час (т. е. примерно в 5 раз больше, чем турбодетандер Капицы), входное давление 7 атм, выходное давление 1,4 атм, температура на входе 121° К адиабатический к. п. д. 83%. [c.89]

Теплообменник двухступенчатого ожижителя воздуха по схеме Линде (см. п. 21) должен иметь три секции, предназначенные для газа высокого, среднего и низкого давлений его устройство показано на фиг 81. Недостатки, присуш,ие теплообменникам типа Линде, в значительной мере устранены в теплообменнике типа Хемпсона [118], изображенного схематически на фиг. 82. Газ высокого давления идет по трубчатому змеевику, навитому в несколько рядов (описание способа навивки см. в п. 23, а также в статье Кука [214]). В теплообменниках более сложной конструкции аналогичным образом свивается целый ряд параллельных трубок (см. Спендлин [215]). Обратный поток расширенного газа идет но зазорам между трубками высокого давления, которые помеш ены в пространстве, ограниченном трубами а ш Ь (см. фиг. 82). Теплообменники Хемпсона можно считать аппаратами с перекрестным током, ибо таз низкого давления обтекает трубки змеевиков высокого давления практически под прямым углом. Чтобы сохранить необходимый зазор между трубками высокого давления, перед навивкой их обматывают проволокой или нейлоновой нитью [215]. Применяются также и другие способы обеспечения соответствующих проходов для обратного потока ), например навивка трубок высокого давления рядами, с проставками между каждая рядом. Другие возможные варианты конструкций таких теплообменников даны в п. 48. [c.100]

Гейзенберга микроскопическая теории сверхпроводимости 752 1 ейландта ожижитель воздуха 84 Гелий 21, 42, 44, 46, 47, 50—52, 54, 59, 70, 98,105, 108, 125—127, 129, 130--J32, 134, 142, 143, J46, 148, 150, 151, 155, 164, 183, 423 [c.927]

Несмотря на то что изменение температуры газа с изменением давления при дросселировании невелико, этот процесс нащел из-за своей простоты широкое техническое применение. Так, используя дросселирование, К. Линде в 1895 г. построил первый промышленный ожижитель воздуха. [c.25]

Холодильные машины. Двигатели Стирлинга хорошо работают и в режиме холодильных машин. Возможности для этого были определены еще в 1834 г. Джоном Гершелем, а в 1876 г. Александр Кирк описал холодильную машину, которая к тому времени уже проработала 10 лет. Однако еще до конца 40-х гг. этого столетия не прилагалось по-настоящему серьезных усилий для промышленной разработки холодильных машин, работающих по обратному циклу Стирлинга. Такая разработка была предпринята фирмой Филипс под руководством И. Кёлера. Первая холодильная машина (ожижитель воздуха) была создана в 1953 г. С тех пор интенсивные работы в этой области привели к созданию целого ряда криогенных газовых машин с широким диапазоном по холодопроизводительности с соответствующим оборудованием для проведения исследований в области криогенной техники и ее практического использования. Холодильные машины, работающие по обратному циклу Стирлинга, наиболее эффективны в диапазоне низких температур, чем при более высоких температурах, характерных для бытовых или промышленных установок, и в диапазоне которых в настоящее время доминируют фреоновые парокомпрессионные холодильные машины. [c.16]

Для работы такого устройства необходим чистый кислород, который удобнее всего получать из ожижителя воздуха. С обычным воздухом описанный процесс осуществить нельзя, ибо при этом требовались бы затраты тепла на подогрев азота, что вызвало бы существенное снижение температуры в зоне реакции, приводящее к образованию заметного количества СОг. Снижения температуры можно избежать либо возвращаясь к периодическим продувкам горячим воздухом, либо уменьшая относительное количество водяного пара. Но в этом последнем случае получался бы так называемый воздушный газ, имеющий низкую теплогу сгорания. [c.373]

Рассмотрим простой воздушный ожижитель Линде, описанный выше и схематически изображенный на фиг. 43. Цикл работы можно проследить по (Я — 15 )-диаграмме на фиг. 45. В этой диаграмме, как указывалось ранее (ср. фиг. 20 и 21), сплошные кривые изображают изобары iP2>P>Pi) тонкие пунктирные кривые — изотермы а жирная пунктирная—границу гетерогенной двухфазной области. Отметим, что внутри гетерогенной области изобары и изотермы прямолинейны и совпадают друг с другом, причем наклон их зависит от абсолютной температуры. Точка а представляет состояние газа при и р,, т. е. перед входом в компрессор. Процесс изотермического сжатия до и изображается линией аЬ. Практически = 293° К, а. ж приблизительно равны 1 и 200 атм соответственно. Линия Ьс изображает охлаждение сжатого газа в теплообменнике. Из точки с газ дросселируется от р и Тд до 7 j и 7 j, что показано горизонтальной прямой d (Я = onst). Положение точки d определяет относительное количество газа а, сжижаемое в процессе расширения. Жидкий воздух при р и Т- изображается точкой /, а воздух в состоянии насыщенного пара при тех же р и 7, — точкой е. Этот газообразный воздух через теплообменник возвращается, на вход компрессора, что показано на диаграмме линией еа. [c.57]

Первые установки для ожижения воздуха. На фиг. 54 приведен разрез первого воздушного ожижителя Хемпсона. Сухой воздух под давлением 200 атм подается к точке А и проходит теплообменник В, представляющий собой пакет медных трубок, свернутых в спираль и помещенных между трубами ) ni< ). Дросселирование происходит в вентиле С, управляемом ручкой Е. Расширенный воздух под давлением - 1 атм из пространства G проходит через щель между трубалш теплообменника В и выбрасывается в атмосферу. При установившемся режиме жидкий воздух, скапливающийся в G, может быть слит через трубу В. Весь ожижитель высотой- 50 см заключен в изоляционный кожух К. [c.65]

Благодаря простоте конструкции ожижители описанного типа широко применялись для получения небольших количеств жидкого воздуха в лабораториях. Производительность равнялась 1л/час, пусковое время до получения жидкости составляло всего 10 мин. Расход энергии равен 3,8 квт-час/л, т. е. довольно большой даже для маленького ожижителя. Для сравнения ожижителя Хемисона с другими типами ожижителей см. табл. И. [c.65]

Большие водородные ожижители. Впервые водород был сжижен Дьюаром в 1898 г. в Лондоне [132—134]. Дьюар применил для ожижения водорода простой цикл Линде с использованием эффекта Джоуля—Томсона. Сжатый до высокого давления водород предварительно охлаждался ниже инверспонной температуры в змеевике, погруженном в жидкий воздух, кипя-дций под пониженным давлением. Подробного описания аппаратуры не существует, хотя подобные установки были построены фирмой Бритиш Оксид-жен К° и одна из них была в 1904 г. приобретена Бюро стандартов США [135]. [c.68]

Первое подробное описание водородного ожижителя, работающего по схеме, примененной Дьюаром, было дано в 1901 г. Треверсом [136] (см. также [137, 138]). Устройство ожижителя показано на фиг. 56 ниже приводится его краткое описание в изложении салюго Треверса Водород из компрессора под давлением 200 атм перед поступлением в ожижитель проходит змеевик А, охлаждаемый до —80" С смесью твердой углекислоты и спирта. После этого водород попадает в змеевик, верхняя часть которого находится в камере В, заполненной во время работы жидким воздухом. Нижняя часть змеевика находится в закрытой камере С, которая через трубку / откачивается вакуумным насосом. Из камеры В часть жидкого воздуха через игольчатый вентиль, управляемый ручкой 6, попадает в камеру С и, выкипая там под давлением 100 мм рт. m , понижает температуру до —200° С. Затем сжатый водород проходит основной теплообменник Z), расположенный в сосуде Н с вакуумной изоляцией, и расширяется в дроссельном вентиле Е. Получившаяся при этом жидкость отделяется от газа и собирается в сосуде К с вакуумной изоляцией, а неожижившийся газ направляется обратно к компрессору через межтрубное пространство теплообменника D, кольцевой зазор F, выходные трубы G,W, Вж кран Ь. [c.68]

Фиг. 56. Схема ожижителя водорода Треверса [136] по простой схеме Линде с предварительным охлаждением жидким воздухом.

Ф и г. 57. Схема ожижителя водорода типа Линде Лейденского университета 1953 г. [152]. г—отмачка павнш жидкого воздуха (0,1 атм) 2—к высоковакуумному пасосу я—подача жидкого воздуха 4—слив высоковакуумному васо су 6—жидкий воздух 7—монел S—сталь [c.70]

Коллинз [179] усовершенствомал детандер Капицы, изготовив поршень и цилиндр детандера своего гелиевого ожижителя из азотированной стали, что позволило уменьшить зазор между ними до 7—10 на каждые 25 мм диаметра. Это снизило утечку газа и дало возможность получить адиабатический к. п. д. до 80%. Коллинз и др. [180) применили подобные же детандеры с бес-копьцевыми поршнями, но больших размеров в воздухо-ожижительных и кислородных установках низкого давления. [c.91]

Компрессоры. В качестве гелиевых компрессоров обычно применяются воздушные компрессоры, у которых сведены к минимуму утечка п возможность подсоса воздуха. Когда используется компрессор простого действия, то герметизируют выход коленчатого вала. В машинах двойного действия, имеющих промежуточную камеру между цилиндром и крейцкопфом, обязательно устройство специальных сальников поршневого штока. Были сделаны попытки подобрать смазку с очень малой упругостью пара и высокой теиловой стабильностью, однако силиконовые масла употребляются сравнительно редко. Для очистки сжатого гелия от масла необходимо применять маслоотделители, что особенно важно для ожижителей с нпзким давлением сжатия, так как в этом случае большой удельный объем сжатого гелия сочетается с относительно высокой массовой скоростью потока. Особенно эффективными для удаления следов масла являются перемежающиеся слои из тонкой спутанной стальной проволоки и стеклянной ваты. [c.134]

Смотреть страницы где упоминается термин Ожижители воздуха : [c.66] [c.82] [c.86] [c.92] [c.99] [c.106] [c.30] [c.50] [c.52] [c.53] [c.54] [c.57] [c.61] [c.71] [c.73] [c.81] [c.90] [c.91] [c.96] [c.143] [c.143] [c.149] [c.421]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...