Методические указания к лабораторной работе "Исследование работы воздухоразделительной установки Ажк-0.02 в режиме получения жидкого азота"

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Санкт- Петербургская государственная академия

холода и пищевых технологий

Кафедра криогенной техники

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе

" Исследование   работы   воздухоразделительной    установки

АжК-0.02  в режиме получения жидкого азота"

для студентов 5 курса специальности 070200

Санкт- Петербург

1998 г.

УДК 621.59

Акулов Л.А., Холодковский С.В. Методические указания к лабораторной работе "Исследование работы воздухоразделительной установки Ажк-0,02 в режиме получения жидкого азота" для студентов 5 курса спец. 070200. СПб: СПбГАХПТ, 1999,- 15 с.

Отражены задачи  испытаний.  Представлены назначение и общая характеристика установки, дано описание принципиальной схемы. Изложена методика  измерения  основных технологических параметров и методика их обработки.

Рецензент: профессор кафедры

Одобрена к изданию методической комиссией  факультета  криогенной техники и кондиционирования.

1. ЗАДАЧИ ИСПЫТАНИЯ

В результате  исследования  воздухоразделительной установки Ажк- 0,02,  работающей в режиме производства жидкого азота, необходимо:

-  произвести замеры в соответствии с журналом наблюдений (табл. прил.);

-  определить энергетические характеристики установки;

-  свести тепловые и материальные балансы аппаратов и блока разделения  и установки в целом;

-  определить теплопритоки из окружающей среды как к блоку разделения в целом, так и отдельно к каждому аппарату.

Назначение и общая характеристика установки.

Более подробные сведения об установки Ажк-0,02 представлены в литературе (1).

Установка Ажк-0,02 является  воздухоразделительной  установкой, которая может работать в одном из следующих режимов:

а) получение сжатого газообразного кислорода:

б) получение сжатого газообразного азота;

в) получение жидкого азота.

В установке  применен цикл высокого давления с поршневым детандером. Необходимая холодопроизводительность при работе  установки в  режиме  получения  жидкого  азота обеспечивается за счет дроссельэффекта сжатого воздуха и расширения части его в  поршневом детандере высокого давления. Разделение воздуха осуществляется в разрезной колонне двухкратной ректификации.

2.ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ НОРМАЛЬНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ УСТАНОВКИ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ЖИДКОГО АЗОТА

1. Производительность по жидкому азоту - 15 л/ч

2. Давление (избыточное);

а) воздух высокого давления- 20 МПа б) в колонне N1- 0.5 – 0,6 МПа г) в колонне N2 - 0.04 – 0,05 МПа д) после детандера- 0,5 – 0,6 МПа

3. Температура;

а) воздух на входе в ожижитель- до 303 К;

б) отбросный азот -на 5-10 К ниже температуры поступающего воздуха;

в) воздух после детандера - на 115 – 120 К ниже температуры до детандера.

4. Уровень жидкости:

а) испаритель - 10-15 см.вод.столба;

б) в конденсаторе колонны N2-7-10 см.:

в) межтрубное пространство конденсатора колонны N2- не  ниже 5 см.;

г) уровень азота в сборнике- растет от 15 до 40 см.

5. Конценрация а) жидкий азот - 99,95 % об, N;

б) кубовая жидкость- 25-30 % об. О;

в) отбросной поток- 75 - 77 % об. N

3. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТАНОВКИ

Принципиальная схема установки изображена на рисунке.

Полный цикл  работы  установки  включает три основных этапа: охлаждение и накопление жидкого воздуха, рабочий режим и отогрев. Предварительная обработка  воздуха осуществляется следующим образом: атмосферный воздух проходит через фильтр,  очищается от пыли и других механических примесей и поступает в первую ступень компрессора КВ-100У (на схеме не показан). В компрессоре воздух сжимается до рабочего давления (в пусковой период до 20 МПа). После концевого холодильника и влагомаслоотделителя воздух поступает  в теплообменник- ожижитель влаги 1, размещенной в криогенном блоке, и затем направляется в блок комплексной очистки 2 воздуха. В теплообменнике- ожижителе влаги 1 воздух охлаждается отходящим потоком до температуры 277-280 К; при этом  происходит конденсация водяных паров с последующим отделением капельной влаги  во влагоотделителе. Оставшиеся  пары влаги и  двуокись поглощаются адсорбентом (цеолит Nax) в цеолитовом блоке 2.  Два баллона цеолитового блока включаются  в  работу попеременно. Отработанный адсорбент регенерируется газом, который подогревается в электропечи до температуры  675 К. После блока осушки 2 воздух направляется в блок разделения,  но используется он в зависимости от режима работы установки различно.

При получении жидкого  азота  воздух высокого давления разветвляется на два потока: один поток (-56 %) направляется в поршневой детандер  3, а другой (44 %)- в основной теплообменник 4. Воздух, поступающий в теплообменник 5, охлаждается в нем за счет обратного потока,  затем проходит змеевик испарителя 6, сжижается там и через дроссельный вентиль Р-1 в виде смеси жидкости и пара подается в колонну высокого давления 7. Воздушный поток после детандера 3 проходит через фильтр, где очищается от смеси, поступает затем в детандерный теплообменник  5 и охладившись в нем до температуры, близкой к

температуре сухого насыщенного пара за счет обратного потока азота, также поступает в колонну 7.