Криогенное машиностроение

ОПИСАНИЕ:
Исследования показали, что при использовании многокомпонентных рабочих тел (в частности, смеси азота и углеводородов C1...C4) можно создать высокоэффективные дроссельно-регенеративные циклы на криогенный уровень т-р. Принципиальная особенность рефрижераторов с многокомпонентными рабочими телами (МКРТ-рефрижераторы) заключается в том, что помимо существенного увеличения дроссель-эффекта в регенеративном теплообменнике во всем интервале т-р имеется избыточная разность энтальпий прямого и обратного потоков. Это означает, что в цикле теплота может отводиться как на самом низком, так и на переменном уровне т-р, что позволяет эффективно использовать этот цикл для охлаждения и сжижения газов в качестве внешнего холодильного цикла. Криорефрижератор Cryotiger создан американской фирмой APD Cryogenics при участии специалистов МЭИ. Холодопроизводительность установки 3-10 Вт на уровне 77-120 К. Пока это единственная промышленная установка на базе МКРТ-рефрижератора. Криорефрижератор РДС-300/100. Опытный образец МКРТ-рефрижератора, созданный совместно научно-производственным предприятием "Криосервис" и МЭИ. Установка предназначена для работы в качестве внешнего источника холода при сжижении азота и кислорода. Она состоит из компрессорного агрегата и низкотемпературного блока. В качестве хладагента используется смесь азота, метана, этилена и изобутана при давлении 36 бар. При ожижении азота под давлением 10 бар (т-ра конденсации 104 К) произв-сть по жидкому азоту составляет 4 л/час при удельных энергозатратах 0,9 кВтч/л. В настоящее время на основе рефрижератора РДС-300/100 в НПП "Криосервис" разработаны проекты ряда ожижительных установок. Установка АжМК-095/4 предназначена для получения жидкого азота из воздуха. Газообразный азот получается методом короткоцикловой безнагревной адсорбции при давлении 6 бар, а затем сжижается в рефрижераторе РДС-300/100. Установка КжМК-099/6 предназначена для получения жидкого кислорода из воздуха. Используется цикл низкого давления с внешним холодильным циклом на базе двухкомпрессорного рефрижератора РДС-300/100. Воздух сжимается винтовым компрессором, а его разделение осуществляется методом однократной ректификации в колонне с регулярной насадкой

СОДЕРЖАНИЕ:

ОПИСАНИЕ:
Предложена методика определения технических х-к термосорбционного компрессора с теплоаккумулирующими регенераторами теплоты. В основу методики положен принцип работы противоточного теплообменника, теплообменными средами в котором являются теплоноситель, с одной стороны, и набивка регенератора или теплоаккумулирующий материал металлогидридного элемента - с другой. Получены соотношения для оценки эффективности работы металлогидридного устр-ва с учетом режимных и конструктивных факторов. Работа проведена в ИМАШ им. А. А. Благонравова РАН

СОДЕРЖАНИЕ:

ОПИСАНИЕ:
Наиболее ответственным оборудованием криосистем высокого давления для хранения, транспортирования и газификации криогенных жидкостей и низкотемпературных сжиженных газов являются насосы двух типов: вертикальные погружные или горизонтальные выносные. Особенности насосов фирмы "Air Products Company Inc." (США) [12] - соосное расположение всасывающего и нагнетательного клапанов и существенное снижение мертвого объема (до 0,1%) в цилиндре, а также сверхвысокое давление (до 105 МПа). Фирмой CVI (США) [13] разработано устройство, предотвращающее обмерзание сальника штока, что позволяет увеличить время безостановочной работы насоса. Компанией "Air Company Cryogenics" (США) освоен выпуск насосов на давление до 175 МПа с широким диапазоном подач, что обеспечивается использованием поршней различных диаметров, имеющих разные скорости, и компоновкой одно- и трехцилиндровых насосных агрегатов [14]. Насосы предназначены для перекачивания кислорода, азота, аргона, метана, этилена, водорода, двуокиси и окиси углерода. Они могут поставляться как с вакуумной рубашкой, так и без нее. Унификация узлов позволяет легко переходить от одного исполнения к другому. В последние годы производство насосов высокого давления для криогенных жидкостей и низкотемпературных сжиженных газов за рубежом сосредоточено в фирмах "Cryostar" и "Cryomec" (Швейцария). В настоящее время исследования, конструкторские разработки и выпуск насосов высокого давления для криогенных жидкостей осуществляет АО "Кислородмаш" (г. Одесса). Данными насосами комплектуются воздухоразделительные и газификационные установки, а также различные заправщики низкотемпературных сжиженных газов. Существенной модернизации подвергся нагнетательный клапан. Первоначально это был металлический шариковый, впоследствие - грибковый фторопластовый, который не оказывает разрушающего влияния на седло, что наблюдалось при использовании шарикового клапана. Конструкторское решение обоих клапанных узлов позволяет без всяких затруднений и затрат времени осуществлять их замену в холодном состоянии, что бывает крайне важно при проведении приемо-сдаточных испытаний. Цилиндровые группы в зависимости от назначения имеют охлаждающие рубашки различного вида. Для изолирования достаточно применения ультратонкого базальтового волокна либо шлаковаты. Число патрубков (штуцеров) 3 (либо 4) - всасывающий, нагнетательный, для отвода утечек (для связи по газу). В углекислотных насосах применяется цилиндровая группа с двумя патрубками. Рассмотренные зарубежные и отечественные образцы насосов подвергались прежде всего конструктивному совершенствованию. Другим важным направлением является совершенствование компоновки механизма движения (оптимальное взаимное расположение привода и редуктора применительно к конкретной криогенной системе), а также организации внутренних потоков в цилиндровой группе. Особое направление совершенствования насосов - создание выносных насосов, работающих на неохлажденной жидкости в питающей емкости. Преимущества этого направления очевидны: использование неохлажденной жидкости устраняет всевозможные потери криопродукта, связанные с многочисленными сбросами пара из питающей емкости во время работы насоса, после его остановок и во время повторных запусков

СОДЕРЖАНИЕ:

ОПИСАНИЕ:
Работа многих технологических устр-в и теплотехнических комплексов связана с циркуляцией газообразного теплоносителя. Простейший пример - бытовой теплоэлектровентилятор, в котором поток воздуха прокачивается вентилятором через спираль эл. нагревателя и направляется на нагрев помещения. Пример более высокого технологического уровня. Источник тепловой энергии - высокотемпературный газоохлаждаемый реактор, тепловая энергия которого воспринимается потоком гелия, проходящего через него и охлаждающего реактор. Затем эта теплота переносится гелием к высокопотенциальному теплообменнику, включенному в контур циркуляции гелия, и через него отдается потребителям. Для осуществления циркуляции теплоносителя в контур встраивается циркулятор, привод которого может осуществляться от внешнего источника мощности (эл. двигатель, паровая турбина и др.). Можно использовать газотурбоциркулятор, встроенный в контур, состоящий из компрессора и турбины и использующий для работы энергию самого контура - автономный газотурбоциркулятор. Рассмотрен расчет и практическое применение газотурбоциркулятора

СОДЕРЖАНИЕ:

ОПИСАНИЕ:
Исполнилось 90 лет Ивану Григорьевичу Аверьянову - прекрасному специалисту и замечательному педагогу в области техники низких т-р. Вся жизнь И. Г. Аверьянова связана с Московским институтом химического машиностроения (МИХМом, ныне МГУ инженерной экологии), в котором ведется подготовка специалистов-холодильщиков

СОДЕРЖАНИЕ:

ОПИСАНИЕ:
Проведенные исследования показали, что газовые опоры с внешним наддувом и развитой поверхностью имеют определенную перспективу использования в детандер-компрессорах ВРУ повышенной мощности. Работа проведена в ОАО "Криогенмаш"

СОДЕРЖАНИЕ:

ОПИСАНИЕ:
В ЗАО "Криогенная технология" работы по созданию арматуры с электромагнитными приводами ведутся с начала 90-х годов. Одной из первых работ предприятия, было создание автоматических продувок влагомаслоотделителей шестиступенчатого компрессора воздухоразделительной установки высокого давления в г. Санкт-Петербурге. Для этой цели были разработаны три типа электромагнитных отсечных клапанов на следующие давления: 1. Низкого давления для 1, 2 и 3 ступеней - до 2,5 МПа; 2. Среднего давления для 4 ступени - до 6,3 МПа; 3. Высокого давления для 5 и 6 ступеней - до 20,0 МПа. В конструкциях клапанов была принята концепция поршневого клапана пилотного типа с сервоприводом. Из-за сложной системы управления импульсные клапаны использовались крайне редко. Целесообразно использование импульсных клапанов в криогенных системах, чтобы избежать дополнительных теплопритоков, или в системах, где отсечные клапаны должны большую часть рабочего времени находиться в открытом положении. На текущий 2000 год запланированы работы по созданию широкой гаммы холодильной приводной арматуры. Планируется освоение производства разнообразных электромагнитных клапанов, большей частью прямого действия. Будет также освоено изготовление клапанов на большие проходы для крупных холодильных систем

СОДЕРЖАНИЕ:

ОПИСАНИЕ:
Способ разделения смеси Ne-He на мембране из кварцевого стекла с целью получения He высокой концентрации является альтернативным криогенному и обладает такими преимуществами, как относительно низкие удельные затраты на производство единицы продукта; простота конструкции разделительного модуля; не требуется охлаждения до криогенных т-р. Основные задачи исследований данного способа: определение влияния внешних параметров (расхода исходной смеси, т-ры, перепада давлений в процессе разделения); корректировка методики расчетов с учетом полученных экспериментальных результатов; оптимизация процесса разделения и конструкции аппарата. Очевидно, что при одностадийном разделении невозможно получить высокообогащенный целевым компонентом поток. Для получения высокообогащенного целевым компонентом потока необходимо переходить к многостадийному разделению

СОДЕРЖАНИЕ:

ОПИСАНИЕ:

СОДЕРЖАНИЕ:

ОПИСАНИЕ:
Длительность непрерывной работы теплообменника-вымораживателя без регенерации является важнейшим показателем при организации криоконденсационной очистки газовых смесей в различных технологических процессах таких, как обслуживание автономных дыхательных систем, очистка рабочих газообразных агентов в нештатных режимах. Однако даже при избыточном запасе холода и значительном свободном объеме вымораживателя отделяемый компонент конденсируется на небольшом участке, где т-ра теплопередающей стенки близка к температуре точки росы разделяемой смеси. При этом происходит локальная забивка вымораживателя, что обусловливает необходимость регенерации. Для достижения равномерного распределения криоосадка по свободному объему вымораживателя следует обеспечить переменный по длине смоченный периметр поперечного сечения, особое распределение т-ры теплопередающей стенки путем выбора ее геометрии и материала на каждом участке, управление распределением т-ры теплопередающей стенки во времени изменением уровня хладагента в трубах. Предлагаемый способ организации процесса вымораживания в регенераторе имеет следующие преимущества: высокую степень заполнения свободного объема насадки криоосадком; отсутствие какого-либо регулирования режимов в процессе работы; низкую чувствительность к существенным колебаниям входных параметров смеси. К недостаткам следует отнести высокую материалоемкость и массу. Для кожухотрубчатого теплообменника-вымораживателя, предназначенного для выделения ксенона из газовой смеси, поступающей из адсорбера, можно рекомендовать, чтобы объем межтрубного пространства составлял не менее 2/3 общего объема аппарата по внутренней обечайке. Перед подачей газовой смеси из адсорбера в трубы следует залить жидкий азот до уровня верхней трубной доски, затем прекратить подачу азота и в межтрубное пространство сверху подавать газовую смесь. Аппарат отключают, когда проскок примеси на выходе превысит допустимую норму. Работа проведена в Харьков. гос. политехн. ун-те

СОДЕРЖАНИЕ: