Криогенных установок

Таким образом, термически КПД цикла Стирлинга равен термическому КПД цикла Карно - важное свойство цикла Стирлинга. Следует отметить, что обратный цикл Стирлинга используется в криогенных установках.

Выбор давлений нагнетания р2 и всасывания р\ в таких машинах зависит от типа установки. В газовых холодильных и криогенных установках величины р2 и pi могут выбираться достаточно свободно с учетом условий работы других элементов схемы: детандеров, теплообменников.

Винтовые компрессоры — относительно новый тип машин; они применяются в холодильных и'криогенных установках лишь в последнее время.

По назначению поршневые детандеры аналогично турбодетанде-рам применяются в холодильных и криогенных установках для предварительного и окончательного охлаждения рабочего тела.

Турбодетандеры, как и поршне-аые детандеры, применяются в холодильных и криогенных установках для предварительного и окончательного охлаждения рабочего тела.

Детандер, работающий в области влажного пара, не нашел применения в холодильных пароком-прессионных установках (об этом уже было сказано в гл. 2); он везде заменен дросселем. В криогенных установках, работающих при Т0 от 20 К и ниже, напротив, во многих случаях стремятся заменить Дроссель детандером, так как у крио-агентов плотность и сжимаемость жидкости и равновесного ей пара отличаются относительно мало (у хладоагентов эта разница больше). Кроме того, разница в эффективности дросселя и детандера в холодильных установках значительно меньше, чем в криогенных *. Поэтому расширительные машины в криогенной области имеют относительно более выгодные характеристики.

Газодинамический расчет эжектора в криогенных установках основан на общих положениях, приведенных в ^ 6,3—6,5.

Использование современных эффективных регенераторов вместо рекуперативных теплообменников в газовых холодильных и криогенных установках позволило резко

— — применение в криогенных установках 189, 210

Хрупкое разрушение металлических материалов при эксплуатации конструкций из них на Крайнем Севере, в космосе, в криогенных установках представляет серьезную опасность. Разработка практических мероприятий по борьбе с хладноломкостью — трудная задача, решение ее невозможно без теоретического изучения этого явления.

В транспортных и криогенных установках радиальные и ра-диально-осевые турбины получили широкое распространение и зарекомендовали себя достаточно простыми и экономичными двигателями. Вместе с тем в области мощного паротурбостроения этот тип ступени не только не используется, но и практически не рассматривается даже как возможный вариант. В значительной степени это объясняется недостатком информации о возможностях и достоинствах радиально-осевых ступеней, а также традициями турбостроительных заводов. Сказанное в полной мере можно отнести и к стационарному газотурбостроению.

температурных уровнях, например, при понижении давления в дросселе. Минимально возможная температура после дросселя определяется температурой насыщения при давлении после дросселирования. В зависимости от свойств конкретного рабочего тела цикла для достижения минимальной температуры может потребоваться рекуперативный теплообменник для понижения температуры перед дросселем, применение которого характерно для криогенных установок. В холодильных машинах минимальная возможная температура достигается без использования рекуператоров, непосредственно сразу после дросселирования сконденсированного в конденсаторе рабочего тела. Чтобы увеличить изменение энтальпии сжатого газа, т. е. холодопроизводительность цикла, можно воспользоваться дополнительно более холодными внешними источниками

Однако не любое рабочее тело и не при любых параметрах отвечает этому условию. Поэтому выбор рабочего тела при создании низкотемпературных циклов с дросселированием играет большую роль. Следует отметить возможность использования в качестве рабочих тел холодильных и криогенных установок специальных смесей, обладающих выгодными для целей производства холода термодинамическими свойствами.

Сложные циклы холодильных и криогенных установок могут включать несколько ступеней охлаждения с детандерами, дросселями и предварительным охлаждением. Методы определения их холодопроизводительности подобны приведенным выше.

понижением температуры. Обычно полное количество холода в этих случаях можно определить как произведение запаса массы рабочего тела на среднюю удельную величину теплового эффекта процесса: Qx = mq. Следует иметь в виду, что тепловые эффекты процессов в закрытых и открытых системах различны. Изложенное дает основание ввести общую простую термодинамическую классификацию циклов холодильных и криогенных установок непрерывного производства холода и разделить их на циклы с отводом энергии в форме работы или теплоты, а также работы и теплоты вместе. Существует классификация циклов по назначению, согласно которой различают рефрижераторные циклы, ожижительные циклы и циклы технологических установок. Кроме того, в названии циклов и установок часто указывается род рабочего тела (фреоновые, аммиачные, гелиевые, водородные установки и циклы), уровень давления сжатия и получаемого холода (циклы высокого, среднего и низкого давления, циклы холодильных установок, криогенных установок и т. п.), а также тип расширительного устройства или предварительного охлаждения (циклы с детандерами, •! с дросселем, с аммиачным или азотным охлаждением и т. п.) и даже способ' организации цикла (циклы с каскадным расширением газа в детандерах, циклы с детандером на обратном потоке и т. п.).

Термодинамическое совершенство реальных холодильных и криогенных установок

Охлаждение и ожижение газов (или вымораживание) достигается с помощью холодильных или криогенных установок. Степень термодинамического совершенства реальной установки удобно определять путем сопоставления удельных действительных затрат энергии на единицу массы или объема охлаждаемого или жидкого продукта с минимально необходимыми. В этом случае

Наиболее низкие температуры, полученные в рефрижераторах растворения, достигают 0,002 К. Так же как и в циклах холодильных и криогенных установок, в цикле рефрижератора растворения отвод теплоты осуществляется в холо-допроизводящих процессах, которыми в этом случае являются процессы охлаждения в ванне с жидким 4Не (рис. 8.33) с температурой примерно равной 4,2 К. Теплота от охлаждаемого образца передается в ванну растворения.

Криогенные установки (уровень отвода тепла Г<120 К) оказывают существенное влияние на развитие электроники, радиотехники и электротехники. Сочетание криогенных установок с устройствами для ожижения, замораживания газов и разделения газовых смесей позволяет получать в промышленном масштабе в газообразном и жидком виде кислород, азот, водород, а также гелий и другие инертные газы.

С развитием низкотемпературной техники и ростом потребностей в продуктах низкотемпературного разделения воздуха началось широкое применение турбодетандеров. Сейчас они используются во всех видах крупных криогенных установок и в ряде установок средней производительности.

Чтобы определить эту величину, составим энергетический баланс криорефрижератора Линде. В отличие от холодильных установок, д-Л которых в баланс включается вел установка, при расчете и анализе криогенных установок целесообразно рассматривать криоблок без СПТ, проводя границу системы по Т о.с.

сионным установкам Т. М. Сутырипой и Ф. М. Чистяковым в 1960 г., затем для криогенных установок И. Риеджнком п. ,965 г.