Преимуществами схемы являются сравнительно небольшой расход энергии на привод насоса, малая коррозия оборудования, простота отделения воздуха, значительная часть которого удаляется через расширительный сосуд. Недостатком закрытой схемы является возможность замерзания хладоносителя в испарителе, которая возникает при недостаточной концентрации соли в растворе. Такая опасность возникает также при остановке насосов, закупорке труб испарителя загрязнениями. При открытой системе охлаждения охлаждающие секции помещены в открытый бак испарителя. Отсюда хладоноситель забирается с помощью насоса и подается в нижнюю часть приборов охлаждения. Сливу хладоносителя в испаритель по нагнетательному трубопроводу препятствует обратный клапан. Воздух из системы удаляется с помощью вентилей. При ремонте нагнетательной линии или приборов охлаждения хладоноситель из них выпускают через задвижку в испаритель. При необходимости освобождения бака испарителя хладоноситель через задвижку 8 удаляется в сливной бак.

Недостатком системы является использование открытого для воздуха оборудования (приборов охлаждения или испарителей), из-за чего отмечаются повышенная коррозия металла и деконцентрация рассолов.

6.5. Способы отвода теплоты от потребителей холода

Отвод теплоты от потребителей холода может производиться контактным или бесконтактным способом [10].

При контактном способе отвода теплоты объект погружается в охлаждающую среду или ею орошается. При этом охлаждающая среда может изменять свое агрегатное состояние (кипеть), если применяют азот, хладоны. Теплообмен между объектом и охлаждающей средой происходит конвективным путем и характеризуется высокой интенсивностью, малой продолжительностью процесса, небольшими размерами оборудования при его большой производительности, потребностью в малых площадях при установке оборудования. Недостатком способа является возможность ухудшения качества продукта при непосредственном контакте с некоторыми средами.

В системах бесконтактного охлаждения охлаждение объектов происходит через разделяющую их стенку, а также способом передачи теплоты от охлаждаемых объектов к поверхности теплообмена через подвижную промежуточную среду. В зависимости от интенсивности циркуляции среды различают систему батарейного охлаждения, воздушную систему и смешанную систему охлаждения.

При батарейном охлаждении теплота отводится из камеры, где находится охлаждаемый объект, с помощью батарей (пристенных, потолочных) при свободном движении воздуха у батарей. В последнее время батарейную систему охлаждения вытесняет воздушная система из-за большой неравномерности полей влажности воздуха и температуры в камере, а также недостаточной интенсивности теплообмена между воздухом и объектом, воздухом и поверхностью приборов охлаждения.

В воздушных системах охлаждения предусматривается наличие организованного движения воздуха в охлаждаемом помещении. При воздушном охлаждении с двухканальным распределением воздуха вентилятор отсасывает отепленный воздух из камеры по воздуховоду, расположенному под потолком камеры. Проходя через воздухоохладитель, воздух охлаждается, осушается и по воздуховоду нагнетается в охлаждаемую камеру. При вентиляции камеры в воздухоохладитель через воздуховод подают наружный воздух, количество которого регулируется шибером.

Недостатком воздушных систем являются повышенный расход энергии на привод вентилятора и дополнительная тепловая нагрузка от работающего вентилятора.

7. СНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ПРОДУКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ

ВОЗДУХА

В различных отраслях промышленности широко применяются кислород и другие продукты разделения воздуха - азот, неон, криптон, ксенон и аргон [10].

Кислород - активнейший окислитель, что предопределило его широкое использование в черной и цветной металлургии, химической промышленности, ракетно-космической технике, машиностроении, медицине и др.

Производство и потребление кислорода постоянно увеличивается и его ежегодный прирост в течение последних 20 лет составляет 12... 15%. Более 50% кислорода производится и потребляется в черной металлургии, что позволяет интенсифицировать металлургические процессы и улучшить их технико-экономические показатели. Кислород используют также при выплавке цветных металлов - меди, никеля, цинка, свинца.

Жидкий азот благодаря его нетоксичности, инертности и дешевизне широко используется в качестве криоагента. Значительные количества жидкого азота расходуются при холодных опрессовках и испытаниях кислородного, водородного и гелиевого оборудования, а также в термобарокамерах, имитирующих условия космического пространства.

Важная область применения жидкого азота - пищевая промышленность. Быстрое охлаждение и замораживание пищевых продуктов путем разбрызгивания азота и последующее их хранение в обогащенной азотом атмосфере обеспечивают сохранение вкусовых качеств и товарного вида продуктов в течение длительного времени.

Жидкий азот применяется также в сельском хозяйстве и медицине для хранения биопродуктов.

В криогенных системах жидкий азот широко используют для охлаждения промежуточных экранов изоляции оборудования, а также для предварительного охлаждения больших масс металла сверхпроводящих магнитов, кабелей, трансформаторов и т. д.

В ряде технологических процессов используется газообразный азот. В

химической промышленности азот наряду с кислородом служит исходным веществом для производства аммиака, азотной кислоты, метанола, минеральных удобрений и других химических продуктов. Азот применяют также в качестве защитной инертной среды при переработке нефти.

Аргон, неон, криптон, ксенон - инертные газы. Аргон наряду с азотом используется при выплавке специальных сталей и сплавов, в машиностроении — при сварке металлов. Неон, криптон и ксенон находят широкое применение в электроламповой и радиоэлектронной промышленности, а также при проведении исследований в различных отраслях промышленности.

Большинство получаемых при разделении воздуха газов представляют собой криоагенты, т. е. газы с нормальной температурой конденсации в широком интервале температур ниже 120 К. Наиболее экономичные способы их выделения из воздуха (газовой смеси) основаны на низкотемпературных методах - конденсационно-испарительном и в некоторых случаях адсорбционно-десорбционном.

Из конденсационно-испарительных методов в технике низкотемпературного разделения воздуха используется ректификация. Низкотемпературная ректификация отличается от соответствующего высокотемпературного процесса тем, что для ее проведения необходима система криообеспечения.

Назначение этой системы:

1. отвод теплоты из системы разделения воздуха для компенсации теплопритоков и, если это необходимо, сжижение продуктов разделения;

2. обеспечение отвода теплоты в процессе ректификации из конденсатора и подвода теплоты в испарителе.

Для установок, выдающих газообразные продукты разделения воздуха, такой системой служит рефрижератор; для установок, выдающих какие-либо из продуктов в жидком виде - ожижитель.

Система криообеспечения может работать как самостоятельно, на отдельном криоагенте, не связанном с разделяемой смесью (внешнее криообеспечение), так и совместно с системой разделения на разделяемой смеси и продуктах разделения (внутреннее криообеспечение). Существуют и установки, в которых оба способа сочетаются (комбинированное криообеспечение).

Адсорбционно-десорбционные методы разделения основаны на селективной (избирательной) адсорбции при низких температурах отдельных компонентов воздуха на твердых адсорбентах и последующей их десорбции. Используемые для этой цели адсорбенты (активные угли, цеолиты, силикагели, алюмогели) характеризуются большой удельной поверхностью пор (сотни квадратных метров на грамм) и достаточной механической прочностью, чтобы не истираться при многократных циклах адсорбции и десорбции компонентов.

Адсорбционно-десорбционные методы используются как

вспомогательные для разделения в тех случаях, когда конденсационно-испарительные методы невыгодны или неприменимы. К ним относится разделение ценных газовых смесей, получаемых в относительно малых количествах (криптон + ксенон, неон + гелий) или таких, в которых содержание одного из компонентов невелико (примеси азота и кислорода в аргоне).

Кроме того, эти методы используются для удаления из воздуха паров воды, диоксида углерода и углеводородов.

В воздухоразделительных установках кроме основных продуктов разделения (кислорода и азота) извлекают и другие составные части воздуха — инертные газы. Все они, кроме аргона, содержатся в воздухе в очень малых концентрациях. В качестве ценных продуктов экономически целесообразно извлечение всех компонентов воздуха, кроме диоксида углерода, гелия и водорода.

Процессы, связанные с ожижением газов, принадлежат к числу весьма энергоемких. Так, например, электрическая мощность установки производительностью 1 т/ч составляет для жидкого кислорода 1200. ..1500 кВт. Эксергетический КПД таких процессов не превышает 20...25%, т. е. расход энергии в 4-5 раз больше соответствующей идеальной работы.

Характерной особенностью ожижителей в отличие от рефрижераторов является то, что это всегда открытые термодинамические системы. В таких системах вместо цикла совершается квазицикл. Структура ожижителей газов, независимо от видовых особенностей, включает ступени одинакового на­значения.

Ступень подготовки рабочего тела (СПТ) предназначена для изотермического сжатия рабочего тела при температуре окружающей среды. Это сжатие может производиться как в одной ступени компрессора, так и в нескольких последовательно включенных ступенях с промежуточным водяным или воздушным охлаждением.

На ступени предварительного охлаждения (СПО) рабочее тело предварительно охлаждается в регенеративном теплообменнике обратным потоком охлажденного рабочего тела.

Ступень основного охлаждения (СОО) обеспечивает ожижение рабочего тела. Основными вариантами СОО являются два: дроссельный и детандерный. Первый из них отличается высоким удельным расходом электроэнергии и применяется в установках малой производительности. Значительно экономичнее вариант с расширением воздуха в детандере.

Ступень использования охлаждения (СИО) включает сепаратор, позволяющий выводить из установки сжиженное рабочее тело, а пар -возвращать в систему.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18