Ожижитель Линде

СхемаожижителясдроссельнойСОО,предложенногоК. Линде, приведена на рис. 7.1. Квазицикл ожижителя на Т, s -диаграмме изображен на рис. 7.2.

Воздух при температуре, близкой к температуре окружающей среды Т ос, и низком давлении рп = 0,1 МПа поступает в компрессор I, где его давление повышается до рm > рп и охлаждается в охладителе II до первоначальной температуры. При этом в окружающую среду отводится теплота Q ос. Далее осуществляется регенерация теплоты в теплообменнике III и воздух подается к дроссельному вентилю IV. Ожиженный воздух из отделителя жидкости V отводится на ректификацию. Оставшийся воздух в состоянии сухого насыщенного пара с температурой Т 6 проходит обратным потоком через регенеративный теплообменник, где нагревается до температуры Т 7 и выводится в окружающую среду.

В первый момент пуска сжатый воздух дросселируется в вентиле до давления рп и его температура снижается до Т 4'. Охлажденный воздух через отделитель жидкости, из которого жидкость еще не выводится (она еще не образовалась), поступает в регенеративный теплообменник, в котором нагревается, охлаждая следующую порцию воздуха до температуры Т 3', близкой к Т 4'. Воздух с этой температурой так же используют для охлаждения сжатого воздуха перед дросселем до Т 3'', тогда после дросселирования достигается еще более низкая температура Т 4''' и т. д. Через некоторое время воздух охладится настолько, что дросселирование будет заканчиваться в области влажного пара при Т 4, после чего начинается вывод жидкого воздуха.

Как видно из рис. 7.1, прямой m и обратный п потоки становятся неравными. Если подачу компрессора принять за единицу, а долю выводимой жидкости – у, то прямой поток Gm = 1, а обратный Gn = 1 – у.

Чтобы определить результаты этого неравенства потоков, составим энергетический баланс системы Линде:

 

h 2 + q из = yh 5 + (1 – y) h 7,

 

Как видно из рис. 7.1, прямой m и обратный п потоки становятся неравными. Если подачу компрессора принять за единицу, а долю выводимой жидкости – у, то прямой поток Gm = 1, а обратный Gn = 1 – у.

Чтобы определить результаты этого неравенства потоков, составим энергетический баланс системы Линде:

 

h 2 + q из = yh 5 + (1 – y) h 7, (7.1)

 

Как видно из рис. 7.1, прямой m и обратный п потоки становятся неравными. Если подачу компрессора принять за единицу, а долю выводимой жидкости – у, то прямой поток Gm = 1, а обратный Gn = 1 – у.

Рис. 7.1 Рис.7.2

 

Как видно из рис. 7.1, прямой m и обратный п потоки становятся неравными. Если подачу компрессора принять за единицу, а долю выводимой жидкости – у, то прямой поток Gm = 1, а обратный Gn = 1 – у.

Чтобы определить результаты этого неравенства потоков, составим энергетический баланс системы Линде:

 

h 2 + q из = yh 5 + (1 – y) h 7, (7.1)

 

где q из – удельная теплота, подводимая из окружающей среды через изоляцию; h 2, h 5, h 7 – энтальпия

Из уравнения энергетического баланса получаем

 

у = (h 7 – h 2 – q из) / (h 7 – h 5). (7.2)

 

Для удобства анализа преобразуем выражение для у к следующему виду:

 

у = (Δ h т – Δ h п – q из) / (q ож – Δ h п), (7.3)

 

где Δ h т = h 1 – h 2 - изотермический дроссель-эффект, определяемый количеством теплоты, которое надо отвести от рабочего тела, чтобы температура в конце процесса оставалась равной начальной; Δ h п = h 1 – h 7 - недорекуперация теплоты в регенеративном теплообменнике по сравнению с идеальным теплообменником; q ож = h 1 – h 5 - удельная теплота ожижения.

Нетрудно видеть, что при у = 0, когда жидкость из системы не выводится, установка превращается в рефрижератор, вся холодопроизводительность которого тратится на компенсацию теплопритоков через изоляцию.

Кроме того, количество получаемого ожиженного воздуха у на единицу газа, поступающего в СПТ, тем больше, чем больше изотермический дроссель-эффект Δ h т при температуре сжатого воздуха на входе в регенеративный теплообменник СПО.