Методические указания к лабораторной работе по испытанию лабораторной установки жидкого воздуха, страница 4

здесь  DТ_m = Т₅-Т₇; DТ_m = Т₅-Т₈.

          б). По циклу с циркуляцией детандерного воздуха 

 

Рис. 4

          При этом используем выражение для действительного выхода

Z_д  = ,     (8)

где М - удельное количество воздуха, поступающего в 1-ю ступень компрессора,

                                                      М = .                                        (9)

В данном случае G_дет = G_цирк.

          h₀ - холодопроизводительность детандера в адиабатическом (теоретическом) процессе расширения воздуха

                                                             h₀ = i₃ - i₅;                                        (10)

          h_ад - адиабатический КПД детандера.

h_ад = .

          Энтальпия i₃ определяется при  р = р₈ (р₅) и Т = Т₅, а энтальпия i₅ определяется при р= р₉ (р₇) и Т = Т₆  (обозначения температур и давлений даны в соответствии со схемой рис. 1).

          Из выражения (8) определяются удельные потери холодопроизводительности в окружающую среду

q₃ = М (i₁ - i₂) + (i₂ - i₃) +  (1-М) h_оh_ад  - [(1-М)DТ_m + MDТ] -                         - z_д (i₁ - i₀ -  с_pDТ;                                     (11)                    

здесь также   DТ_m = Т₅-Т₇;   DТ = Т₅-Т₈.

          Удельное значение потерь холодопроизводительности от недорекуперации определяется по формуле (6).

          5. Определяется теоретический расход энергии на сжатие воздуха:

          а) при работе установки по циклу двухкратного дросселирования. В качестве теоретического процесса сжатия воздуха в компрессоре принимаем изотермический.

          Теоретический расход мощности

          N_т  = ,          (12)

где Т₅ - температура сжатого воздуха перед криогенным блоком, К; i₁ и S₁ -  энтальпия и энтропия воздуха при p = p₀  и Т = Т₅, кДж/кг, кДж/(кг×К), соответственно; i₂ и S₂  - энтальпия и энтропия воздуха при p = p₇  и Т =  Т₅, кДж/кг, кДж/(кг×К); i₃ и S₃  - энтальпия и энтропия воздуха при p =p₅  и Т = Т₅,  кДж/кг,  кДж/(кг×К).

          б) при работе установки по циклу с циркуляцией детандерного потока. В качестве теоретического процесса сжатия воздуха в компрессоре принимаем изотермический, а процесс расширения в детандере - адиабатический

 N_т  = ,

где Т₅, i₁, i₂, i₃, S₁, S₂, S₃ - то же, что и в формуле (12); h_o - холодопроизводительность детандера в адиабатическом процессе расширения.

          6. Определяем действительную подводимую к электродвигателю компрессора, мощность N_д с помощью переносного измерительного комплекса типа К-51.

          7. Определяем общий КПД, характеризующий отношение теоретической мощности к действительной мощности на сжатие воздуха в компрессоре

h = .

          8. Определяем удельный расход электроэнергии на ожижение воздуха

L_уд = , кВт×ч/кг.

          9. Определяем удельный расход охлаждающей воды

 q_w = , л/кг.

Техника безопасности

          1. К проведению лабораторных работ на установке допускаются студенты, изучившие данные методические указания и твердо знающие правила техники безопасности и инструкции по эксплуатации установки.

          2. Следует иметь в виду, что получаемый на установке ожиженый воздух значительно обогащен кислородом по сравнению с атмосферным и в соединении с органическими веществами создает взрывоопасную смесь.

          3. Запрещается курить в помещении, где установлены оборудование и сосуды Дьюара с жидким воздухом.

          4. При возникновении пожара необходимо немедленно остановить установку и сбросить давление воздуха, принять меры к его ликвидации всеми имеющимися в наличии средствами и вызвать пожарную охрану.

          5. Не разрешается студентам сливать жидкий воздух из аппарата, а также производить какие-либо манипуляции с сосудами с жидким воздухом.

          6. Регулирование работы ожижительного аппарата дроссельными вентилями, а также закрытие и открытие всех вентилей, работающих под давлением, следует производить постепенно и осторожно во избежание повреждения аппарата и только с разрешения преподавателя.