Цикл - глубокое охлаждение
Cтраница 4
Для осуществления процесса необходимо проведение холодильного цикла, холодопроизводительность которого должна быть равна заданной величине. Для разделения газовых смесей и сжижения газов применяют так называемые циклы глубокого охлаждения, в которых происходит дросселирование газа или расширение его в детандере. [46]
Дж / ( кг жидкого воздуха); это заметно больше, нежели в цикле Гейландта. Но низкие значения р приводят к значительному удешевлению аппаратуры, что для циклов глубокого охлаждения существенно влияет на общую экономичность процесса ( см. также разд. [47]
Основой комплекса процессов разделения воздуха является процесс ректификации - физический способ, базирующийся т различии в температурах кипения отдельных компонентов воздуха. Этот процесс требует, очевидно, перехода через жидкое состояние и, следовательно, получения и поддержания очень низких температур, что и является основной задачей организации цикла глубокого охлаждения. Выделение этого процесса для самостоятельного анализа в виде низкотемпературного холодильного цикла носит несколько условный характер, особенно при рассмотрении таких воздухораз-делительных установок, как установка низкого давления. Однако оно является методически целесообразным для сравнительной оценки различных возможных решений, так как в ряде случаев организация холодильного цикла сильно влияет на построение всей технологической схемы, а иногда полностью ее определяет. [48]
Но если в ряде случаев повышение эффективности теплообмена означает в первую очередь снижение эксплуатационных и капитальных затрат, то в процессах глубокого охлаждения при недостаточной эффективности теплообменного аппарата процесс становится просто неосуществимым. Все циклы глубокого охлаждения требуют осуществления рекуперации холода в условиях очень высокого перепада температур в рекуператоре, причем с понижением температуры перепад этот увеличивается. В то же время температурный напор на теплом конце аппарата ( недорекуперация) должен по условиям процесса составлять всего несколько градусов, причем должен быть тем меньше, чем ниже температурный уровень процесса. Получение малых температурных напоров при больших перепадах температуры представляет значительные трудности и решается в первую очередь путем интенсификации поверхностей теплообмена. [49]
Совмещение процессов, связанных с разделением, и холодильного цикла значительно упрощает весь технический комплекс установки разделения воздуха. Положительной стороной такого совмещения является также то, что исключаются потери холода, которые дополнительно имелись бы в отдельном холодильном цикле. Поэтому в циклах глубокого охлаждения воздухо-разделительных установок в качестве хладоагента большей частью используется сам перерабатываемый воздух. Посторонние хладоагенты применяют обычно только в случаях включения в общую технологическую схему промежуточных холодильных циклов на промежуточных температурных уровнях. В некоторых случаях часть воздуха ( или выделенной из него фракции) является хладоагентом в дополнительном холодильном циркуляционном цикле. [50]
Основой комплекса процессов цикла разделения воздуха является процесс ректификации - физический способ, базирующийся на различии в температурах кипения отдельных компонентов воздуха. Этот процесс требует, очевидно, перехода через жидкое состояние и, следовательно, получения и поддержания очень низких температур. Это и является основной задачей организации цикла глубокого охлаждения. Выделение его для самостоятельного анализа в виде низкотемпературного холодильного цикла носит несколько условный характер, особенно при рассмотрении таких воздухоразделительных установок, как установки низкого давления. Однако оно является методически целесообразным для сравнительной оценки различных возможных решений, так как в ряде случаев организация холодильного цикла сильно влияет на построение всей технологической схемы, в некоторых же случаях полностью ее определяет. [51]
 |
Изображение в диаграмме S - Т регенеративного цикла Карно.| Изображение в диаграмме S - Т цикла сжижения. [52] |
Обратный цикл Карно, характеризующийся наивысшей эффективностью, принимается за эталон для оценки степени совершенства действительных холодильных циклов, предназначенных для осуществления процессов глубокого охлаждения. В соответствии с определением такое использование цикла Карно возможно, если холод должен быть произведен на одном температурном уровне, обычно самом низком уровне в цикле. Получение именно такого холода и является большей частью целью построения циклов глубокого охлаждения в установках, выдающих продукты разделения воздуха в газообразном виде. [53]
Такие, например, изменения состояния рабочего тела, как дросселирование и расширение в машине, можно рассматривать как адиабатные, происходящие без теплообмена с окружающей средой. В этих случаях А5 бР 0 и все увеличение энтропии тела определяется нестатичностью процесса. При теплообмене нестатичность характеризуется суммарным изменением энтропии участвующих в процессе теплообмена потоков рабочего тела и энтропии окружающей среды; последней величиной часто можно пренебречь. Рассматривая процессы теплообмена в диаграмме 5 - Т, легко видеть, что суммарное увеличение энтропии тем больше, чем больше разности температур при теплообмене, причем влияние разности температур тем сильнее, чем ниже температурный уровень. Разности температур в процессе теплообменд позволяют в той или иной мере судить о степени необратимости этого процесса. Теплообмен относится к основным процессам, определяющим и характеризующим циклы глубокого охлаждения, которые являются регенеративными и замыкаются процессами теплообмена. [54]
Страницы: 1 2 3 4