Рассмотренные выше циклы машин глубокого холода позволяют достигать уровня температур кипения воздуха и газов, входящих в его состав. Это обстоятельство широко используется в технике получения сжиженных газов с достаточно высокой степенью их разделения и с различными устройствами разделительных аппаратов.
Схема разделительной установки с одинарной ректификацией. Воздух, сжатый в компрессоре (рис. 20.21) через холодильник 1 поступает в змеевик 2 колонны 4, где частично конденсируется, отдавая свое тепло кислороду.
Рисунок 44.10 – Схема разделительной установки с одинарной ректификацией:
1 – холодильник; 2 – змеевик; 3 – дроссель; 4
–колонна
Образовавшаяся в змеевике парожидкостная смесь через дроссель 3 направляется в верхнюю часть колонны для орошения её тарельчатой части и обогащения стекающей в куб жидкости кислородом. Поскольку пары, уходящие через верх колонны, находятся в равновесии с питающей жидкостью, то при данной конструкции разделительного аппарата удаётся получить практически чистый кислород и азот, содержащий до 7–10 % кислорода. Потери кислорода достигают при этом 30 %.
Значительно повысить качество продуктов разделения позволяет использование в разделительной установке аппарата с двойной ректификацией (рис. 44.11).
Рисунок 44.11 – Схема разделительного аппарата
с двойной ректификацией: 1 – змеевик; 2 – куб; 3, 6,
9, – вентили;
4 – нижняя колонна; 5 – карман; 7 – конденсатор; 8
– верхняя колонна
Воздух, сжатый в компрессоре, через холодильник поступает в змеевик 1 нижней колонны, где конденсируется за счёт испарения кубовой жидкости. Образовавшийся конденсат дросселируется в вентиле 3 до давления 6 атм и направляется на орошение нижней тарельчатой части колонны 4. В результате в кубе нижней части собирается жидкость с содержанием кислорода 40–60 %, а в верхней части колонны 4 образуются пары, содержащие ~ 95 % азота.
Пары азота проходят через трубное пространство конденсатора 7, где конденсируются за счет испарения кислорода в межтрубном пространстве. Образовавшийся конденсат частично направляется на орошение нижней колонны 4, а частично из кармана 5, через вентиль 9 в виде флегмы направляется на орошение тарельчатой части верхней колонны 8. Одновременно для повышения эффективности разделения сжиженный кислород из куба нижней колонны, через вентиль 6 подаётся на орошение верхней колонны 8. Из верха колонны 8 отводится газообразный азот с примесью кислорода до 2 %, а из куба верхней колонны отводится практически чистый кислород с примесью азота ~ 0,7 %.
44.3. Тепловые насосы (ТН)
В большинстве случаев для существующих холодильных установок не принимается во внимание, что по своей природе она является тепловыми насосами. Несмотря на то, что тепло, которое отводится от конденсатора холодильной установки, имеет относительно невысокую температуру, его все-таки можно использовать и тем самым существенно экономить энергию и осуществить энергосберегающие мероприятия.
Соотношение между теплотой, отводимой от конденсатора, и потребляемой мощностью зависит от разности температур испарения и конденсации. Эта зависимость определяет экономичную температуру воды после конденсатора холодильной машины в тех случаях, когда ее тепло полезно используется. Экономически оправданным является уровень температуры 41÷42°С. В этом случае мощность, потребляемая компрессором, повышается незначительно по сравнению с чисто холодильным режимом и в то же время появляется возможность не сбрасывать, а полезно использовать теплоту конденсации.
Наиболее известная реализация этой концепции – тепло холодильной машины, охлаждающей воздух в центральной части здания. Это тепло не выбрасывается, а используется для обогрева комнат по периметру здания, в которых из-за остекления окон и дверей потери тепла повышены.
6.1. Тепловые насосы, теплонасосные циклы и установки
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.