Теоретические основы криогенной техники: Методические указания и контрольные работы

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургская государственная академия                                       холода и пищевых технологий

Кафедра криогенной техники

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ  ОСНОВЫ КРИОГЕННОЙ ТЕХНИКИ

Методические указания и контрольные работы для студентов специальностей  070200 и 101700  факультета заочного обучения и экстерната

Санкт-Петербург 1999

Министерство общего и профессионального образования                    Российской Федерации

Санкт-Петербургская государственная академия                                       холода и пищевых технологий

        Утверждена учебно-методическим советом академии

““   199 г.

Председатель проректор по учебной работе А.В.Бараненко

Рабочая программа , методические указания

к контрольным работам, курсовому проекту по дисциплине “Холодильные машины и установки” для студентов заочной формы обучения

специальности 070200 специализации 070206

Факультет холодильной техники

Кафедра холодильных машин и низкопотенциальной энергетики

Кафедра холодильных установок

Санкт-Петербург 1999

УДК  621.59/07/

Борзенко Е. И. Теоретические основы криогенной техники: Метод. указания и контрольные работы для студентов спец. 070200 и 101700 факультета заочного обучения и экстерната. - СПб.: СПбГАХПТ, 1999. - 15 с.

Изложена методика изучения курса, дана краткая характеристика каждого раздела курса с указанием необходимой для изучения литературы, приведен порядок выполнения контрольной работы. Даны варианты заданий контрольной работы, список основной и дополнительной литературы

Рецензент

Доктор техн. наук, проф. В. И. Пекарев

Одобрены к изданию методической комиссией факультета заочного обучения и экстерната

Ó     Санкт-Петербургская государственная

                академия холода и пищевых

                                          технологий, 1999

ВВЕДЕНИЕ

Криогенная техника - область низкотемпературной техники, ко-торая связана с получением и использованием низких температур от уровня 120 К вплоть до абсолютного нуля. Такие температуры в естественных земных и околоземных условиях не  встречаются; их мож-но получить только искусственным путем.

Одной из важнейших областей использования криогенной техники является низкотемпературное разделение газовых смесей.  В различных областях  промышленности широко используются такие высококонцентрированные газы, как О₂, N₂, H₂, СН₄ , Аr, Не и др. Между тем они являются компонентами природных или искусственно получаемых газовых смесей, и их надо извлекать из этих смесей.

Существует несколько принципиально возможных методов извлечения чистых компонентов из газовых смесей. Реализация такого процесса в промышленных масштабах оказалась рациональной только с помощью криогенных методов. Чтобы судить о масштабах использования криогенной техники при разделении газовых смесей с целью получения высококонцентрированных их компонентов, остановимся на промышленном применении компонентов воздуха (О₂, N₂, Аг и др.).

Кислород широко применяется для интенсификации технологических процессов в черной и цветной металлургии, в химической промышленности, в технике газификации твердого топлива, для автогенной сварки и резки металлов и т. д. Новый импульс в расширении применения кислорода в черной металлургии связан с увеличением выплавки стали в кислородных конверторах.

Азот используется как сырье в химической промышленности для синтеза аммиака, получения азотных удобрений и т. д.

Инертные газы, содержащиеся в воздухе, используются в специальных отраслях металлургии, в технологии производства полупроводниковых материалов, в сварке, светотехнике, ядерной технике т. д.

В последние десятилетия большое распространение в криогенной технике получило производство жидких СН₄, O₂, N₂, Н₂, Не.

Метан СН₄ - высококалорийное топливо, которое широко применяется в настоящее время. Транспортирование метана из мест его добычи является сложной проблемой. Она успешно разрешена путем ожижения метана и транспортирования его специальным морским и наземным транспортом. В связи с этим осуществляется крупнотоннажное ожижение метана.

Большие масштабы производства жидкого кислорода в значительной мере определяются его использованием в качестве эффективного окислителя в ракетной технике.

Непрерывно растет производство жидкого азота, который широко применяется в качестве хладоносителя в установках ожижения водорода, неона и гелия, в вакуумной технике, при адсорбционной очистке газов от примесей. Жидкий азот применяется в медицине, биологии, а в последние годы начал в больших количествах использоваться в пищевой промышленности для замораживания и хранения пищевых продуктов. В последнее время найдены сверхпроводники, для действия которых достаточно охлаждение до азотных температур.

Весьма эффективным горючим компонентом в ракетной технике является водород. Развитие ракетной техники и космических исследо-   ваний привело к стремительному росту производства жидкого водоро-да. Решается проблема применения жидкого водорода в качестве авиационного топлива.