Реверсивные теплообменники
Cтраница 3
Крупным преимуществом ожижителя воздуха, работающего при низком давлении, являются более низкие затраты на компрессоры низкого давления и другое оборудование. Еще одно и, возможно, более важное преимущество заключается в том, что работа при низком давлении позволяет вместо обычных теплообменников использовать регенераторы или реверсивные теплообменники ( см. раздел 9); это дает возможность обойтись без громоздкого оборудования для очистки перерабатываемого воздуха от водяных паров и углекислоты. [31]
В первой части статьи были приведены некоторые данные об упругостях паров над кристаллами азота и окиси углерода. В связи с аномальным поведением кривых равновесия при низких температурах и высоких давлениях, не смогут ли авторы прокомментировать недавнее сообщение в печати о построенной в Германии установке для ректификации водорода, в которой были применены реверсивные теплообменники при температурах ниже 40 К вплоть до температуры жидкого водорода. [32]
 |
Габаритные размеры типовых секций в мм. [33] |
Распределители второго типа могут быть выполнены различными по конструкции. В секции двухпоточного нереверсивного теплообменника в каналах обратного потока распределители можно вообще не ставить ( рис. 13, а), что позволяет существенно сократить сопротивление по тракту обратного потока. В секциях многопоточных реверсивных теплообменников обычно используют распределители обоих типов. [34]
Решение проблемы очистки с помощью сдвоенных переключающихся теплообменников менее изящно, чем с помощью реверсивных теплообменников. Однако применение сдвоенных переключающихся теплообменников весьма целесообразно в тех случаях, когда отклонения упругостей паров примесей от идеальности столь значительны, что реверсивные теплообменники уже не могут обеспечить полной очистки газа. По этой причине реверсивные теплообменники неприменимы для очистки водорода от примеси азота при температурах, близких к 20 К. При использовании сдвоенных переключающихся теплообменников каждый из них работает попеременно. В одном из теплообменников ( работающем) происходит вымерзание примесей, а в другом - их сублимация обратным потоком. Периодически в зависимости от скорости накопления примесей теплообменники переключаются автоматическими клапанами. [35]
Поэтому даже если происходит унос твердых частиц примесей к холодному концу теплообменника, это не приводит к значительному увеличению потери холода. Таким образом, успешная работа сдвоенных переключающихся теплообменников не зависит от того, примерзают твердые примеси к поверхности или нет. В случае же реверсивных теплообменников примерзание примесей к поверхности является необходимым условием их успешной работы. [36]
В Советском Союзе по этой схеме построены установки ВНИИКИМАШ БР-1 производительностью 12 500 нма / ч, ВНИИКИМАШ БР-5 производительностью 5000 нма / ч и самая крупная в мире установка ВНИИКИМАШ БР-2 производительностью 35 000 нма / ч кислорода. За рубежом по схеме низкого давления построено большое количество установок различной производительности. Во многих зарубежных воздухоразделительных установках вместо регенераторов применяются реверсивные теплообменники. [37]
 |
Схема установки сжижения природного газа в Кливленде. [38] |
При сжижении природного газа большое внимание уделяется его осушке и очистке. Применением обычных методов осушки с твердыми поглотителями можно снизить влагосодержание газа практически до любого уровня. Все же наличие следов влаги может обусловить применение реверсивных теплообменников. [39]
Одной из главных задач, возникающих при проектировании теплообменников, является выбор габаритов и режима работы аппарата, обеспечивающих необходимую продолжительность рабочей кампании установки. Продолжительность кампании зависит от тщательности очистки рабочего газа в теплообменниках, определяющей забиваемость коммуникаций и аппаратов, расположенных за теплообменниками, и от скорости накопления примесей в теплообменниках. В условиях установок разделения воздуха возможны два варианта работы реверсивных теплообменников: в режиме максимально длительной кампании, при котором все примеси, вымерзающие в аппарате, возгоняются обратным потоком, и в режиме сокращенной кампании ( в небольших и транспортных установках), при котором допустимо накапливание примесей в аппарате. [40]
В каталитическом аппарате О из исходного сырья, сжатого до 30 am компрессором К-1, удаляется кислород так, чтобы остаточное содержание его не превышало 10 - 6 доли по объему. В качестве катализатора используется палладий. В реверсивном теплообменнике Т-1 газ охлаждается до 103 К, причем из него выделяется основная часть содержащихся влаги и углекислоты. Период переключения реверсивных теплообменников 15 мин. Остатки углекислоты поглощаются в адсорбере А-1. В теплообменнике Т-2 происходит дальнейшее охлаждение водородного сырья, причем значительная часть азота сжижается и отделяется в сепараторе С; в водороде остается около 3 % азота. Ожиженный азот из сепаратора С используется как хладоагент в теплообменниках Т-2 и Т-1, где он испаряется в токе обратного водорода. После незначительного подогрева водород из сепаратора С расширяется в турбодетандере Д-1 ( давление водорода падает до 17 am), затем охлаждается в реверсивном теплообменнике Т-3, где происходит удаление основной части оставшихся азота и окиси углерода, после чего общее содержание примесей становится равным нескольким миллионным долям. Азот в этом теплообменнике выделяется в виде твердых кристаллов и периодически испаряется и выносится обратным потоком холодного водорода. Остатки кислорода и азота поглощаются в силикагелевом адсорбере А - 2, после чего поток водорода делится на две части. Часть газа, охладившись в теплообменнике Т-4, дросселируется в середину ректификационной колонны Б, другая часть после подогрева в теплообменнике Т-3 расширяется в турбодетандере Д-2 до давления в колонне, равного 1 75 ата. Незначительная часть потока перед расширением в детандере Д-2 используется как хладоагент в теплообменнике Т-5. Необходимая для ректификации флегма обеспечивается специальным водородным циклом. Чистый водород, сжатый компрессором К. Т-5, затем проходит змеевик куба ректификационной колонны и после дросселирования подается наверх в качестве флегмы. Обратный поток водорода, выходящий из установки, сжимается в компрессорах К-3 и К-4 и направляется к потребителю водорода. [41]
Теплопередача от газа к газу, как и в обыкновенных теплообменниках, происходит через металлическую стенку. Когда секция, по которой проходит сжатый воздух, начинает забиваться льдом и твердой углекислотой, направление потоков автоматически изменяется на обратное. Поперечное сечение обеих секций должно быть одинаковым, что приводит или к пониженному значению коэффициента теплоотдачи со стороны сжатого газа, или к большому сопротивлению обратного потока. Это является недостатком реверсивных теплообменников. Как и в регенераторах, потоки приходится балансировать, причем обычно пользуются петлей Трумплера. При этом способе, не вызывающем особых технических затруднений, балансирующий сжатый воздух дополнительно проходит через специальную секцию теплообменника, охлаждая основной поток сжатого газа. [42]
В этом случае окончательное охлаждение водорода до 20 К и вымерзание следов примесей происходит в последнем теплообменнике при давлении, равном давлению в колонне. После этого газ с допустимой концентрацией примесей поступает непосредственно в колонну. Таким образом, мы приходим к схеме, изображенной на фиг. При температурах 63 - 51 К использованы реверсивные теплообменники с рециркуляционным потоком для уменьшения температурного напора. Затем газ дросселируется до 1 3 ата и подвергается окончательному охлаждению и очистке в сдвоенных переключающихся теплообменниках. Переключение потоков в реверсивных теплообменниках производится довольно часто, так как количество вымерзающих примесей вблизи тройной точки весьма велико. Сдвоенные теплообменники не могут переключаться столь же часто, поскольку переключения сопровождаются дополнительными потерями холода. Однако в этом случае частые переключения не нужны ввиду значительно меньших количеств вымерзающих примесей. [43]
В этих аппаратах воздух охлаждается до температуры конденсации и одновременно освобождается от водяных паров и двуокиси углерода. После освобождения от ацетилена и других взрывоопасных примесей в адсорбере воздух делится на три части. Большая часть воздуха направляется в ПК АДР. Другая часть воздуха подогревается в холодной зоне реверсивных теплообменников и после смешения с третьей частью - поступает в турбодетандер, в котором расширяется до 0 14 МПа. Из турбодетандера воздух подается в середину ВК. [44]
Обычно принимают исходный температурный уровень T0Ti 303 К, температуру воздуха после предварительного фреонового охлаждения 220 - 280 К, на входе в блок комплексной адсорбционной очистки 278 - 280 К - Значение ДГ в теплообменных аппаратах на температурном уровне входа воздуха в блок разделения ( недорекуперацию АГН. Минимальная разность температур в теплообменниках установок среднего давления A7min 3 - 5 - 5 К; AT на холодном конце регенераторов и реверсивных теплообменников выбирают из условия обеспечения их незабиваемости. При доле чистых продуктов, выводимых по непереключающимся каналам, 30 - 40 % эта величина равна 3 - 3 5 К, а при отсутствии чистых продуктов 5 - 6 К. [45]
Страницы: 1 2 3 4