Криогенное машиностроение

ОПИСАНИЕ:
Описаны промышленные методы глубокого охлаждения и ректификации воздуха с целью получения из него азота, кислорода и других газов. Дана краткая характеристика промышленных воздухоразделительных установок.

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение

1 Свойства газов и их смесей

1.1 Основные понятия

1.2 Уравнение состояния реальных газов

1.3 Сжимаемость газов

1.4 Контрольные вопросы

2 Термодинамические основы глубокого охлаждения

2.1 Понижение температуры газа при дросселировании

2.2 Виды эффектов Джоуля-Томсона

2.3 Энтропийная диаграмма T–S

2.4 Диаграмма I-T

2.5 Изоэнтропное расширение газов

2.6 Примеры решения задач

2.7 Контрольные вопросы

3 Холодильные циклы

3.1 Понятие об идеальном холодильном цикле

3.2 Циклы глубокого охлаждения

3.2.1 Виды циклов глубокого охлаждения. Основные показатели циклов

3.2.2 Циклы с однократным дросселированием (цикл Линде)

3.3 Цикл с дросселирование и предварительным охлаждением воздуха

3.4 Цикл с двумя давлениями

3.5 Цикл среднего давления с расширением части воздуха в детандере

3.6 Цикл высокого давления с детандером

3.7 Цикл низкого давления с турбодетандером (цикл Капицы)

3.8 Использование холодильных циклов для покрытия

холодопотерь в установках

3.9 Сравнение холодильных циклов

3.10 Примеры решения задач

3.11 Контрольные вопросы

4 Разделение воздуха методом низкотемпературной Ректификации

4.1 Минимальная работа разделения воздуха

4.2 Зависимость между составами жидкого воздуха и пара над ним

4.3 Ректификация воздуха

4.4 Устройство ректификационной колонны. Принцип работы и технологический режим

4.5 Контрольные вопросы

5 Очистка воздуха от примесей

5.1 Очистка от пыли и осушка воздуха

5.2 Очистка воздуха от ацетилена

5.3 Контрольные вопросы

6 Типы воздухоразделительных установок

6.1 Контрольные вопросы

7 Схемы агрегатов разделения воздуха, действующие на заводах синтетического аммиака

7.1 Типы установок

7.2 Схемы агрегатов разделения воздуха

7.3 Извлечение инертных газов из воздуха

7.3.1 Получение сырого аргона

7.3.2 Получение технического и чистого аргона

7.3.3 Извлечение неоногелиевой смеси

7.3.4 Извлечение криптона из воздуха

7.4 Контрольные вопросы

8 Основы технологических расчетов процесса ректификации воздуха

8.1 Материальный баланс колонны двукратной ректификации

8.2 Тепловые расчеты воздухоразделительных установок

8.2.1 Баланс холода

8.2.2 Уравнение теплового баланса воздухоразделительной установки

8.2.3 Тепловой баланс колонны двукратной ректификации

8.3 Номограмма Т-Р-Х-Y равновесной смеси азот-кислород

8.4 Определение числа ректификационных тарелок

8.5 Примеры решения задач

Литература

Приложение А. Физические свойства газов

ОПИСАНИЕ:
Имеет своей целью дать знания о методах извлечения, очистки и сжижения редких (инертных) газов, присутствующих в воздухе в крайне малых количествах.

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение

1. Источники редких газов

2. Общие принципы получения редких газов

3. Дополнительные аппараты конденсационной очистки от азота

4. Установка окончательной очистки неоно-гелиевой смеси

5. Ректификационная установка для получения неона

6. Адсорбционная установка получения гелия

Приложения

ОПИСАНИЕ:
Изложены особенности проектирования установок разделения воздуха для получения кислорода, азота и других промышленных газов.

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Воздухоразделительные установки. Общие сведения.

1.1. Продукты разделения воздуха.

1.2. Основные тенденции развития ВРУ.

2. Классификация ВРУ.

3. Общие принципы проектирования ВРУ.

3.1. Выбор криогенного цикла ВРУ.

3.1.1. Получение газообразных продуктов.

3.1.2. Получение продуктов разделения в жидком виде.

3.2. Выбор схемы узла теплообмена и очистки газа.

3.2.1.Узел теплообмена и очистки газа ВРУ низкого давления

3.2.2. Узел теплообмена и очистки газа ВРУ среднего давления

3.2.3 Узел теплообмена и очистки газа ВРУ высокого давления

3.2.4. Узел теплообмена и очистки газа крупной ВРУ среднего давления для получения жидких продуктов.

3.3. Выбор схемы узла ректификации.

3.3.1. Схемы узла ректификации ВРУ для получения кислорода.

3.3.2. Схема узла ректификации ВРУ для получения азота.

3.3.3. Схемы узла ректификации ВРУ для одновременного получения кислорода и азота.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

ОПИСАНИЕ:
В конспекте излагается третье начало термодинамики и рассматриваются особенности поведения тел вблизи абсолютного нуля

СОДЕРЖАНИЕ:

ВВЕДЕНИЕ

1. ТРЕТЬЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

2. МЕТОДЫ ДОСТИЖЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

2.1. ПРОЦЕССЫ, СОПРОВОЖДАЮЩИЕСЯ ПОНИЖЕНИЕМ

ТЕМПЕРАТУРЫ В АДИАБАТНЫХ УСЛОВИЯХ

2.2. ИЗМЕНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ПРИ СЖАТИИ РЕАЛЬНОГО ГАЗА

2.3. ДРОССЕЛИРОВАНИЕ

2.4. ПРОЦЕСС U = CONST

2.5. РАВНОВЕСНОЕ АДИАБАТНОЕ РАСШИРЕНИЕ ГАЗА

2.6. ВЫХЛОП ИЛИ СВОБОДНЫЙ ВЫПУСК ГАЗА ИЗ БАЛЛОНА.

ПРОЦЕСС ВПУСКА

2.7. ПРОЦЕССЫ В АДИАБАТНОЙ СИСТЕМЕ С ПЕРЕМЕННОЙ МАCСОЙ

2.8. РАСШИРЕНИЕ ГАЗА В АДИАБАТНОЙ ВИХРЕВОЙ ТРУБЕ РАНКА—ХИЛША

2.9. ПРОЦЕССЫ ВОЛНОВОГО РАСШИРЕНИЯ ГАЗА

2.10. ОТКАЧКА ПАРОВ КИПЯЩЕЙ ЖИДКОСТИ

2.11. ПРОЦЕССЫ ОХЛАЖДЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ

2.12. ПРОЦЕССЫ ОХЛАЖДЕНИЯ, ОСНОВАННЫЕ НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ СВОЙСТВ 4HE И 3HE

2.13. РАЗЛИЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

3. ЦИКЛЫ КРИОГЕННЫХ УСТАНОВОК

3.1. ЦИКЛ С ОДНОКРАТНЫМ ДРОССЕЛИРОВАНИЕМ

3.2. ПОТЕРИ ХОЛОДА В ЦИКЛАХ КРИОГЕННЫХ УСТАНОВОК

3.3. ЦИКЛ С ОДНОКРАТНЫМ ДРОССЕЛИРОВАНИЕМ И

ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

3.4. ДЕТАНДЕРНЫЕ ЦИКЛЫ

3.5. ДЕТАНДЕРНЫЙ ЦИКЛ СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ

3.6. ДЕТАНДЕРНЫЙ ЦИКЛ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

3.7. ДЕТАНДЕРНЫЙ ЦИКЛ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

3.8. ГАЗОВЫЕ КРИОГЕННЫЕ ЦИКЛЫ

4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСЕЙ

4.1. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ДИАГРАММЫ СМЕСЕЙ

4.2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ

4.3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ

ЛИТЕРАТУРА

ОПИСАНИЕ:
Рассмотрены определение,назначение, виды и принцип действия криогенных машин.

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Определение и назначение криогенных машин

2. Детандеры

2.1. Общие сведения и классификация детандеров

2.2. Эффективность работы детандеров и критерии их оценки

2.3. Границы и области преимущественного применения поршневых и турбодетандеров

2.4. Краткая история развития поршневых и турбодетандеров

2.5. Поршневые детандеры

2.5.1. Принцип работы, основные элементы и классификация поршневых детандеров

2.5.2. Диаграммы поршневых детандеров с клапанным газораспределением и принудительным приводом клапанов

2.5.3. Основные характеристики и параметры рабочего процесса клапанного поршневого детандера

2.5.4. Построение рабочей диаграммы клапанного детандера и определение основных конструктивных размеров цилиндро – поршневой группы

2.5.5. Механизмы газораспределения клапанных детандеров с принудительным приводом клапанов

2.5.6. Бесклапанные детандеры

2.5.6.1. Рабочая диаграмма и принцип действия бесклапанного детандера

2.5.6.2. Построение рабочей диаграммы и определение основных конструктивных размеров бесклапанных детандеров

2.5.7. Детандеры со смешанным газораспределением

2.5.7.1. Принцип действия и кинематическая схема детандера со смешанным газораспределением

2.5.7.2. Построение рабочей диаграммы и определение основных конструктивных размеров детандера со смешанным газораспределением

2.5.8. Определение температур в рабочем процессе поршневого детандера

2.5.9. Теплообмен в рабочем процессе поршневого детандера

2.5.10. Влияние утечек газа на эффективность работы детандера

2.5.11.Термодинамическая эффективность различных рабочих процессов в поршневых детандерах

2.5.12. Рекомендации по выбору и конструированию поршневых детандеров c различным механизмом газораспределения

2.6. Турбодетандеры

2.6.1. Принцип действия турбодетандера и его основное назначение

2.6.2. Основные элементы турбодетандера и их назначение

2.6.3. Классификация турбодетандеров

2.6.4. Схемы плоских прямолинейной и круговой решеток профилей лопаток и их основные характеристики. Треугольники скоростей

2.6.5. Кинематика потока газа в проточной части турбодетандеров различных типов и их треугольники скоростей

2.6.5.1. Турбодетандер центростремительный активного типа

2.6.5.2. Турбодетандер центростремительный реактивного типа

2.6.5.3. Турбодетандер центростремительный реактивного типа с радиально осевым колесом

2.6.5.4. Осевые турбодетандеры

2.6.6. Процесс расширения в турбодетандере на диаграмме i-s - энтальпия- энтропия

2.6.7. Степень реактивности и степень активности, коэффициент возврата тепла

2.6.8. Уравнение энергии для потока газа и параметры торможения.

2.6.9. Уравнение энергии для отдельных элементов и турбодетандера в целом

2.6.10. Уравнение Эйлера

2.6.11. Скоростные характеристики в проточной части турбодетандера

2.6.12. Двумерная модель течения газа через рабочее колесо

2.6.12.1. Уравнение движения для двумерного потока газа в относительном движении

2.6.12.2. Уравнение движения для двумерного потока газа в абсолютном движении

2.6.12.3. Распределение скоростей по нормали к лопаткам рабочего колеса.

Минимальное число лопаток рабочего колеса. Минимальное число лопаток рабочего колеса

2.6.12.4. Некоторые выводы из двумерной модели течения газа

2.6.13. Изоэнтропийное истечение газа из простых и сверхзвуковых сопел направляющего аппарата

2.6.13.1. Изоэнтропийное истечение газа из комбинированного сопла

2.6.13.2. Изоэнтропийное истечение газа из суживающегося сопла.

Критические параметры

2.6.13.3. Изоэнтропийное истечение газа из комбинированного сопла

2.6.13.4. Расширение газа в соплах с косым срезом

2.6.14. Газодинамические функции

2.6.15. Истечение газа с трением

2.6.16. Методика расчета площадей сечений, параметров потока СА при идеализированном газе при течении с трением

2.6.16.1. Пример первого этапа расчета СА

2.6.16.2. Расчет параметров состояния, площадей и скорости потока в узком сечении при течении с трением реального газа

2.6.17. Основные типы сопловых аппаратов

2.6.17.1. Определение угла выхода потока из соплового аппарата

2.6.18. Типы рабочих колес

2.6.19. Уравнение для гидравлического КПД или КПД проточной части турбодетандера

2.6.20. Уравнение степени реактивности и приведенной окружности скорости

2.6.21. Основы приближенного подобия и моделирования расширительных турбодетандеров

2.6.21.1. Условия приближенного подобия турбодетандера

2.6.22. Особенности конструирования низкотемпературных турбодетандеров

2.6.23. Материалы, применяемые при конструировании турбодетандеров

2.6.24. Регулирование холодопроизводительности турбодетандеров

2.6.25. Турбодетандерные агрегаты

2.6.25.1. Отбор мощности от турбодетандера

2.6.25.2. Детандер – нагнетательные (ДНТА) и детандер - компрессорные (ДКТА) турбоагрегаты

3. Газовые криогенные машины (ГКМ)

3.1. Краткая история развития газовых криогенных машин (ГКМ)

3.2. Схемы и циклы ГКМ

3.2.1. Идеальный цикл Стирлинга с регенерацией тепла и прерывистым движением поршней

3.2.2. Цикл Стирлинга с гармоническим движением поршней

3.4. Теория Шмидта

3.5. Конструктивные схемы машин Стирлинга

3.6. ГКМ со свободными вытеснителями

3.7. ГКМ с газовыми вытеснителями

3.8. ГКМ с внешним источником сжатого газа

3.9. Теплоиспользующие ГКМ

3.10. Многоступенчатые ГКМ

3.11. Теплообменные аппараты ГКМ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ОПИСАНИЕ:
Требования к установкам и системам микрокриогенной техники. Схемотехника установок и систем микрокриогенной техники и т.д.

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Требования к установкам и системам микрокриогенной техники

2. Схемотехника установок и систем микрокриогенной техники

3. Установки и системы микрокриогенной техники с внешним охлаждением

4. Установки и системы микрокриогенной техники с внутренним охлаждением

5. Анализ свойств редкоземельных материалов для установок и систем микрокриогенной техники

6.Экспериментальные данные по теплоемкости редкоземельных материалов

7. Экспериментальные данные по магнитокалорическому эффекту редкоземельных материалов.

8. Теплопроводность редкоземельных материалов

9. Механические и технологические характеристики редкоземельных материалов

10. Распространенность и стоимость редкоземельных материалов

11. Анализ термодинамических циклов систем охлаждения с редкоземельными материалами

12. Термодинамические циклы в реальных рабочих телах

13. Определение граничных температур регенеративных циклов в магнитных рабочих телах

14. Термодинамические циклы в квазирегенеративных магнитокалорических установках и системах микрокриогенной техники

15. Циклы с наклоном влево

16. Сопоставление схем и конструкций установок и систем микрокриогенной техники с редкоземельными материалами

17. Разработка схем и конструкций установок и систем микрокриогенной техники, их технические характеристики и области рационального применения

18. Технические характеристики установок и систем микрокриогенной техники с редкоземельными материалами

19. Нанокриогенные системы

20. Области преимущественного использования установок и систем микрокриогенной техники

Библиграфический сптсок

ОПИСАНИЕ:
Приведены основы теории криогенной техники, методы расчета и анализа криогенных циклов, даны их энергетические характеристики, рассмотрены методы разделения газовых смесей, процессы ректификации, особенности теплообмена при температурах криогенного уровня, а также основные термины и определения.
Содержит контрольные вопросы для проверки качества усвоения теоретиче-ского материала

СОДЕРЖАНИЕ: