|
6-02-376-66) должен содержать азота 0,01 %, гелия не более 0,1 %, кислорода 0,001 %, водорода 0,001 %, паров воды не более 0,02 г/мі при 760 мм рт. ст. Гелий высокой чистоты поставляется по МРТУ 51-77-66 и должен содержать гелия не менее 99,985 %, кислорода не более 0,002 %, водорода 0,002 %, азота 0,05%, углеводородов 0,003 %. Наполняются в стальные баллоны малой и средней емкости по ГОСТ 4457-76 с мембранным вентилем.
5. Характеристика и выбор методов технологического производства
Практически во всех технологических методах разделения воздуха для охлаждения и сжижения газов в технике глубокого охлаждения используют холодные циклы.
Холодным циклом называется замкнутый процесс последовательного сжатия и расширения газа, сопровождающегося его нагреванием и охлаждением. На сжатие газа затрачивается внешняя механическая работа, которая частично отдается обратно при расширении газа. Во всяком холодильном цикле затрачиваемая работа
всегда больше получаемой, так как отнятие теплоты от охлажденного тела происходит на более низком температурном уровне, чем передача его другому телу,
являющемуся охладителем. Перенос теплоты с одного температурного уровня на другой, более высокий, осуществляется с помощью рабочего газа, каковым в циклах сжижения воздуха является сам воздух. В холодном цикле работа расходуется на сжатие хладагента в компрессоре. Холодный цикл замкнут, если начальное и конечное состояние газа в нем совпадают. Для этого отдельные процессы, из которых составляется цикл, должны протекать в определенном порядке, например, после сжатия газа (в компрессоре) и охлаждения (в водяном холодильнике) должно происходить расширение газа, сопровождающееся понижением его температуры, а затем нагревание газа до первоначальной температуры (в теплообменнике) при постоянном
давлении. Поскольку идеальный холодный цикл, в котором нет потерь теплоты, можно представить себе чисто теоретически, но практически его осуществить нельзя, то существует два основных способа для уменьшения энтальпии воздуха:
1. Использование расширительных машин (детандера);
Использование эффекта Джоуля-Томпсона, выраженный в том, что при дросселировании сжатого воздуха, т.е. в адиабатном его расширении без совершения внешней работы в интересующей нас области взаимодействия давления и температур происходит понижение его температуры.
Существует множество примеров работы холодного цикла:
Холодный цикл с дросселированием воздуха. Сжатый воздух проходит систему теплообменников и в охлажденном виде расширяется в дроссельном вентиле и в последствии сам служит хладагентом в теплообменниках системы охлаждения.
1. Холодный цикл с дросселированием и предварительным охлаждением воздуха. Предварительное охлаждение воздуха перед теплообменником улучшает показатели холодильного цикла с дросселированием примерно в 2-3 раза, поскольку необходимое для сжатия количество холода уменьшается вследствие уменьшения энтальпии воздуха после предварительного охлаждения.
2. Цикл с однократным дросселированием. В этом случае зависимость производительности характеризуется давлением сжатого воздуха.
3. Цикл с двойным дросселированием и циркуляцией. В этом цикле эффективность повышена включением в цикл циркуляционного потока между конечным давлением сжатия и некоторым промежуточным давлением с соответствующим промежуточным дросселированием.
4. Цикл с дросселированием и промежуточным охлаждением является усовершенствованием цикла 1,2,3.
5. Цикл с двойным дросселированием, циркуляцией и промежуточным охлаждением - модернизация цикла 4
6. Масштабным усовершенствованием всех вышеперечисленных циклов является модернизированный цикл с дроссилированием и многоступенчатым промежуточным охлаждением.
7. Циклы с детандером делятся на циклы высокого и низкого давления и имеют структуру охлаждения такую же, как и циклы с дросселированием. При цикле с поршневым детандером высокого давления, давление сжатого воздуха достигает 180-200 кгс/см.
8. Цикл низкого давления с расширением воздуха в турбодетандере (цикл Капицы) основан на применении воздуха низкого давления и получении необходимого холода только за счет расширения этого воздуха в турбодетандере с производством внешней работы. Давление здесь достигает 6 ч7 кгс/см.
Помимо разделения воздуха методом глубокого охлаждения, в основе которого лежит процесс ректификации существует еще и мембранный метод, основанный на разной
величине молекул азота и кислорода.
Воздух прогоняют через фильтры из молекулярных сит, которые пропускают через себя лишь молекулы азота. Этот метод малоэффективен т.к. азот лишь газообразный, малой чистоты и плохого качества, также производительность этого метода недостаточен для химической промышленности.
Кроме перечисленных методов был изобретен новый адсорбционный метод получение азота из атмосферного воздуха. Принцип действия этого метода состоит в том, что специальные цеолиты - адсорбенты, в которых есть молекулярные поры, имеют способность поглощать лишь молекулы азота, а молекулы кислорода не помещаются в эти поры. Этими а
дсорбентами заполняют емкости - адсорберы, пропускают воздух через слой цеолита, на выходе же выходит чистый кислород.
Прямой поток пропускают до тех пор, пока поры адсорбента полностью не будут заполнены азотом. После этого проходит обратный поток. На выходе обратный поток обогащен азотом. Недостатком этого метода является высокая стоимость адсорбента.
Наилучшим методом производства является метод глубокого охлаждения с циклом низкого давления и расширения воздуха в турбодетандере, поскольку он имеет большую производительность и относительно чистый выход азота и кислорода.
Do'stlaringiz bilan baham: |
