При изучении комбинированных детандерных циклов необходимо уяснить, каким образом выбирается доля воздуха, идущая на дроссель и на детандер, как влияет изменение температуры газа перед детандером на эффективность его работы. Изучение каждого цикла заканчивается рассмотрением его энергетической эффективности и сравнением показателей цикла с показателями ранее рассмотренных циклов с целью выявления его эффективности.
Расчет таких циклов является более сложным по сравнению с расчетом дроссельных циклов ожижения. Это объясняется тем, что коэффициент ожижения в таком цикле зависит не только от холодопроизводительности компрессора, но и от адиабатного перепада энтальпии h0 при расширении части газа в детандере и доли детандерного потока Д. Так как эти величины нельзя определить однозначно, для определения расходных и энергетических характеристик такого типа цикла необходимо выполнить вариантные расчеты.
Доля газа Д, отводимая на детандер, влияет на коэффициент ожижения неоднозначно. Оптимальная величина Д обычно выбирается исходя из условий обеспечения теплообмена в наиболее напряженном в тепловом отношении теплообменнике цикла, т. е. в таком теплообменнике, в котором массовый расход прямого потока меньше массового расхода обратного и вследствие этого холод обратного потока может быть не полностью рекуперирован.
При изучении циклов этой группы необходимо особое внимание уделить изучению цикла низкого давления академика П.Л. Капицы, так как в настоящее время этот цикл нашел большое практи-ческое применение в крупных установках газообразного технологи-ческого кислорода.
Анализируя последующие комбинированные циклы: с внешним источником предварительного охлаждения и расширением части газа в детандере, в нескольких детандерах и цикл ожижения с каскадным расширением части газа в детандере, в нескольких детандерах и цикл ожижения с каскадным расширением газа в детандерах без посторонних хладагентов, необходимо отметить преимущества и недостатки каждого из них, уяснить вопрос, связанный с определением температурных уровней ступеней и выбором необходимого числа детандеров.
1. Из энергетического баланса установки, работающей по циклу с расширением в детандере части предварительно охлажденного газа, получите выражение для удельного выхода:
а) без учета потерь; б) с учетом потерь холода;
2. Чем определяется доля воздуха, посылаемого на детандер в циклах Клода и Гейландта?
3. Что такое адиабатный КПД детандера? От чего зависит величина адиабатного КПД детандера?
4. Как найти температуру газа перед детандером с помощью i-s-диаграммы, чтобы в конце процесса расширения получить сухой насыщенный пар?
5. В чем заключаются особенности установки ожижения воздуха, работающей по циклу низкого давления акад. П.Л. Капицы?
6. Почему в цикле ожижения гелия с внешним источником предварительного охлаждения и расширения части гелия в детандере коэффициент ожижения ниже, чем в дроссельном цикле ожижения с внешним источником предварительного охлаждения?
В современной криогенной технике КГМ находят широкое применение. Наиболее удачна по техническому решению КГМ, работающая по обратному циклу Стирлинга. Поэтому при изучении этого раздела необходимо уделить ей наибольшее внимание.
Прежде всего нужно проанализировать обратный цикл Стирлинга, рассматривая прерывистое движение поршней. Холодильный коэффициент идеального обратного цикла Стирлинга равен холодильному коэффициенту цикла Карно.
Для получения низких температур пользуются КГМ с двумя ступенями расширения. Необходимо показать, насколько увеличивается эффективность КГМ при использовании двух ступеней расширения.
1. Какие КГМ Вы знаете?
2. Объясните последовательность процессов в обратном цикле Стирлинга.
3. В чем основные трудности рассмотрения процесса в КГМ?
4. Какие потери холодопроизводительности имеются в КГМ?
5. Для чего и когда следует применять несколько ступеней расширения в КГМ?
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.