Турбодетандеры

Второй метод, применяемый при сжижении газов, заключается в адиабатном расширении газа с отдачей внешней работы. Наиболее совершенную установку для сжижения воздуха создал академик П. Капица в СССР по циклу низкого давления с использованием турбодетандера. [c.340]

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

Как будет показано ниже, такая система с простым переключением регенераторов не обеспечивает полного удаления примесей. И действительно, как отмечалось Капицей, машина должна останавливаться через сравнительно небольшие промежутки времени для удаления твердой углекислоты, накапливающейся в турбодетандере. [c.89]

Еще в самом начале XX в. делались попытки усовершенствовать машины глубокого охлаждения и, в частности, заменить поршневые двигатели в детандере более экономичными и высокопроизводительными — турбинными. Это долго не удавалось сделать, так как все расчеты турбин велись применительно к пару. Однако если воздух уже охлажден до низких температур, то он становится настолько плотным, что по своим свойствам стоит ближе к жидкости, чем к пару. Исходя из этого в 1935 г. был разработан турбодетандер ао типу водяной, а не паровой, турбины с КПД более 0,85. [c.128]

Поэтому применение воздушных холодильных машин с регенеративным циклом при наличии высокоэкономичных турбокомпрессоров и турбодетандеров люжет оказаться перспективным, особенно в установках большой мощности. [c.621]

Обязательным элементом ее являются устройства, в которых за счет подвода работы извне осуществляются процессы сжатия (компрессоры, турбокомпрессоры, насосы и т. д.), и устройства, в которых производится работа путем расширения (паровые и газовые турбины, турбодетандеры и т. д.). Реальные процессы расширения и сжатия сопровождаются потерями на необратимость и поэтому внутренний относительный к. п. д. каждого j-ro элемента системы находится следующим образом [c.69]

Конкретные расчеты показывают весьма низкие величины Eoi, т. е. весьма малую эффективность цикла рассматриваемой установки. Кроме того, вследствие малой теплоемкости воздуха теплота д, также мала, вследствие чего необходим большой объем циркулирующего воздуха и установка получается громоздкой. Однако использование воздуха как хладагента перспективно в установках с турбокомпрессорами и турбодетандерами, так как в этом случае большой объем воздуха уже не является препятствием для его использования. [c.102]

В 1938 г. П. Л. Капица разработал реактивный турбодетандер, ставший прототипом для постройки высокоэффективных машин как в СССР, так и за рубежом. [c.307]

ВОЙ ЖИДКОСТЬЮ (содержащей около 35 % кислорода), циркулирующей с помощью насоса 23. В промывочной колонне из воздуха удаляются остатки углекислоты и ВОЗМОЖНЫХ углеводородов. В свою очередь, кубовая жидкость очищается от ЭТИХ примесей в адсорбере 22. После отмывочной КОЛОННЫ часть потока воздуха в состоянии насыщения подается на разделение в нижнюю колонну 20. Другая часть смешивается с петлевым потоком, отбираемым из регенераторов, имеющим более высокую температуру (149—154 К). После смешение этих потоков температура воздуха составляет около 127 К (в режиме без производства жидкости примерно 147 К), и он направляется в турбодетандер, где расширяется с совершением внешней работы, охлаждается и поступает в верхнюю колонну 7. [c.327]

Для обеспечения безопасной работы установки периодически осуществляется слив кубовой жидкости через испаритель 24 и отогрев адсорберов 22 и 4 (в реальной схеме предусматриваются резервные адсорберы). Кроме того, для выработки холода в пусковой период в жидкостном режиме и для обеспечения длительной безостановочной работы установки имеются резервные турбодетандер 5 и запасной насос. 23 кубовой жидкости. Большое количество азотных регенераторов объясняется исключительно конструктивными соображениями диаметр каждого регенератора равен 3,2 м, а высота составляет примерно 7 м. [c.327]

Оригинальная конструкция ректификационных тарелок позволила обеспечить процесс разделения 350 тыс. м воздуха в относительно небольших аппаратах. Диаметр верхней и нижней колонн 3,8 м. Турбодетандер установки представляет собой центростремительную турбину с диаметром рабочего колеса 525 мм и частотой вращения 6700 об/мин. [c.328]

В турбодетандерах расширяется 92,5 тыс. м /ч (в режиме без производства жидкости 44 тыс. м /ч), охлажденного и очищенного воздуха, давление на входе в турбодетандер составляет 0,615 МПа (в режиме без получения жидкости 0,57 МПа), адиабатный КПД соответственно 0,83 — 0,85 и 0,75 — 0,8. [c.328]

Турборасширительные машины представляют собой газовые турбины, предназначенные для охлаждения газа за счет совершения им технической работы. Они применяются главным образом в технике сжижения и разделения газов (турбодетандеры) и кондиционирования воздуха (турбохолодильники). [c.176]

Воздушную н газовую смазку применяют в радиальных и упорных подшипниках высокооборотных шлш[)овальных шпинделей, высокооборотного сверлрльного оборудования, роторов гироскопов, центри [)уг, турбомашин, турбодетандеров, криогенных агрегатов, в опорах прецизионных поворотных столов, в направляющих металлообрабатывающих станков. . , [c.33]

С позиции термодинамики вихревая труба представляет собой термотрансформатор, эффективность которого по эффектам охлаждения существенно выше эффективности дроссельных расширителей сжатого газа, но заметно ниже эффективности изоэн-тропного турбодетандера. [c.41]

Выражение (2.41) с позиций термодинамики не совсем корректно, так как знаменатель содержит два слагаемых. Одно из них пропорционально холодопроизводительности изоэнтропного турбодетандера, на котором срабатывается перепад давления с расходом газа в 1 кг/с, а второе — холодопроизводительность идеального изоэнтрюпного детандера с рабочим перепадом давления [c.83]

Разделение воздуха с целью получения кислорода и азота в больших количествах является в настоящее время важной отраслью промышлеииости производительность отдельных установок достигает 120 т жидкого кислорода в сутки [125]. В таких мощных установках (см., например, [125—129]) для получения холода используется не эффект Джоуля—Томсона, а расширение в турбодетандерах (см. п. 36), причем вместо теплообменников чаще ирнменя-ются регенераторы ). Применение регенераторов и теплообменников с пере- [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 качестве детандера. Расширенный в детандере воздух под давлением - -1,6 emjt охлаждается в ожижает оставшуюся часть сжатого воздуха ж, которая лшнует турбодетандер.Затем полученная жидкость дросселируется к более низкому давлению в вентиле V [линия eg в (Т— 5 )-диаграмме на фиг. 67). Схема установки Капицы и изображение цикла с помощью (Г—1 )-диаграммы [c.85]

Первое подробное описание турбодетандера для воздухо-ожижительной установки было дано Капицей [181] (см. также [188]), который применил цикл низкого давления, кратко описанный в н. 33. Конструктивная схема установки Капицы дана на фиг. 70. Воздух, входяш ий через фильтр 1, сжимается двухступенчатым компрессором 2, имеющим производительность 9,5—10 м 1мин и рабочее давление 9 атм. Сжатый воздух проходит через водяной холодильник 3 и маслоотделитель 4 и иостунает в клапанную коробку -5 регенераторов 6. Регенераторы (более подробные данные о регенераторах см. в разделе 9) представляют собой две колонки с вакуумной изоляцией, заполненные насадкой из плоской металлической ленты шириной 50 мм и толщиной 0,1 мм с пупырышками . Система клапанов 5 на входе и 7 на выходе из регенераторов заставляет поток высокого давления попеременно (каждые 25—27 сек) проходить то через левый, то через правый регенератор. Воздух низкого давления также попеременно проходит через регенераторы в обратном направлении. Такое устройство заменяет обычный иро-тивоточный теплообменник п дает возможность перерабатывать воздух без предварительной очистки от содержащихся в нем парок воды и углекислоты, так как эти примеси осаждаются на насадке во время прохождения чере.ч регенератор воздуха высокого давления и уносятся затем во время прохождения обратного потока низкого давления но толгу же регенератору. [c.88]

Сжатый газ после регенераторов 6 проходит через фильтр и температурный уравнитель 8, который состоит из сосуда, содержащего несколько килограммов активированного угля. Этот фильтр служит не только для задержки примесей, но также и для выравнивания колебаний температуры на холодных концах регенераторов в течение времени между переключениями потоков. Из фильтра 8 сжатый газ под давлением 5,6 атм и с температурой >-115° К входит в турбодетандер 9. Здесь газ расширяется до давления 1,56 атм и охлаждается до температуры 86° К, производя работу, которая поглощается водяным тормозом 20. После этого расширенный газ проходит через конденсатор 10 и возвращается через регенератор в компрессор. Часть газа высокого давления не проходит детандер, а направляется через обратный клапан 11 в конденсатор 10, где и ожижается. Жидкий воздух отводится из конденсатора через вентиль 12 в сборник 13, откуда он может быть слит через кран 14. [c.89]

Турбодетандер представляет собой радиальную центробежного типа турбину с ротором, изотовленным из ыонелаи снабженным прямыми лопатками. Диаметр ротора 8 см, вес 250 г, скорость вращения 40 ООО об/мип. Пропускная способность турбины составляет 600 кг воздуха в 1 час, причем адиабатический к. п. д. конструкции, iro заявлению автора, приближается к 83% ). Хотя Капица был первым, кто дал основы расчета и конструкции турбодетандера для ожижения воздуха и, в частности, выявил преимуше-ства примененной нм турбины радиального типа по сравнению с широко распространенными осевыми турбинами, однако здесь будут изложены более новые конструктивные данные Сверингена [187]. [c.89]

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]

В настоящее время в криогенной технике широко используют метод адиабатного расширения для получения низких температур. Процесс расширения газа, близкий к изоэптроиному, осуществляется в этих установках в иоршиевых детандерах и турбодетандерах с отдачей внешней работы. При расширении в области влажного пара понижение температуры в адиабатных процессах (dq = 0) обратимого расширения (ds = 0) и дросселирования одинаково. Однако состояния по завершении каждого из процессов 7—9 и 7—8 различны. Трение в необратимом процессе дросселирования 7—8 привело к увеличению паросодержа-ния потока в конце процесса по сравнению с обратимым процессом 7—9. Увеличепие паросодержания будет тем выше, чем больше работа расширения. Для паровых холодильных машин процесс расширения осуществляют от состояния насыщенной или ненасыщенной жидкости, В этом случае работа расширения в детандере сравнительно мала. Поэтому в паровых холодильных машинах, учитывая также высокую стоимость детандера в сравне- [c.123]

На установках НТС в результате редуцирования и охлаждения газоконденсатной смеси получают сухой газ и жидкие углеводороды. В качестве устройств для редуцирования давления газа с одновременным его охлаждением используют сопла Лаваля, вихревые трубы (трубы Ранка), турбодетандеры или винтовые детандеры. К схемам НТС, осуществляющим те же процессы, но без затраты пластовой энергии, относятся установки с использованием холодильных машин. Природный или попутный нефтяной газ при давлении 7—4 МПа охлаждается в холодильных машинах до температуры t( = —15- (—30)°С с целью отделения от газа жидких углеводородов и влаги. В установках НТС в основном применяются парокомпрессионные холодильные машины на базе газомотокомпрессоров с единичной мощностью энергопривода компрессора до 2000 кВт при холодопроизводитель-ности Qa = 4900 кВт. Рабочим телом холодильной машины является аммиак или пропан. Перспективны также холодильные машины большой единичной холодопроизводительности, рабочий процесс которых осуществляется за счет утилизации теплоты отходящих газов. [c.183]

Большие объемы циркулиру-юш,его воздуха не являются препятствием для его использования в турбомашинах. Поэтому применение воздушных холодильных машин с регенеративным циклом при наличии высокоэкономичных турбокомпрессоров и турбодетандеров перспективно, особенно в установках большой мощности. [c.558]

I - корпус турбодетандера 2 - неподвижный сопловой направляющий аппарат 3 - раоочее колесо 4 - выхлопной патрубок 5 - вал ротора [c.307]

В промышленных масштабах холод впервые был получен с помощью воздушных компрессорных холодильных установок (рис. 8.1, а). Воздух, являющийся хладагентом, после холодильной камеры (рефрижератора) Р направляется в турбокомпрессор ТК, где за счет затраты удельной работы адиабатно сжимается до давления р, с повышением температуры от Г, до Тз. Сжатый в турбокомпрессоре воздух затем поступает в теплооб.менник ТО, где его температура понижается до Тд в изобарном процессе 2-3 (рис. 8.1, б) за счет отдачи удельной теплоты окружающей среде (проточной воде). Охлажденный воздух направляется в расширительную машину (турбодетандер) ТТ, адибатно расширяется (процесс 3-4) в ней с отдачей удельной работы /д турбокомпрессору. Поэтому удельная работа, затрачиваемая в цикле, /о == /1 — /д- [c.132]

Установка работает по циклу низкого давления с турбодетандерами. Воздух сжимается в турбокомпрессорах, и после концевых холодильников направляется в скруббер I азотоводяного охлаждения, в котором охлаждается водой. Вода в верхней чаети скруббера охлаждается за счет частичного испарения в сухой [c.325]

Гелий сжимается в компрессоре 17 и через маслоотделитель /б и адсорбер масла 15 направляется в блок очистки, который состоит из предварительного теплообменника 14 и адсорбера 13. Адсорбер 13 заполнен активированным углем и охлаждается жидким азотом I. Чтобы избежать чрезмерного испарения жидкого азота и обеспечить необходимый температурный режим в адсорбере, гелий предварительно охлаждается в теплообменнике 14 потоком гелия, выходящим из того же адсорбера. В адсорбере гелий очищается от микропримесей азота и других газов. Установка имеет два блока очистки, периодически один из них отогревается Затем гелий охлаждается в основном теплообменнике 5 до температуры 80 К обратным потоком гелия и поступает в змеевик, расположенный в азотной ванне 7. Здесь гелий охлаждается кипящим жидким азотом (внешний источник холода) обычно до температуры в диапазоне 67-77 К в зависимости от давления азота. (Часто бывает выгодно осуществить откачку паров азота специальным вакуум-насосом.) После азотной ванны гелий направляется в теплообменник 8, из которого часть гелия отводится на верхний (В) турбодетандер. Отечественной промышленностью выпускаются подобные более мощные установки КГУ 500/4,5 и КГУ 1600/4,5 производительностью соответственно 0,5 и 1,6 кВт при Т=4,5 К, работающие как в рефрижераторном режиме, так и в ожижительном. [c.330]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...