БАСКАКОВ - Стр.10

Специфична енталпия, kJ/kg (kcal/kg)

Ориз. 63. Основните криви на диаграмата на Mollier (фиг. 65), линиите, насочени надолу от точката на критичното състояние на газа, показват количеството

части газ и течност в преходната фаза. С други думи, 0,1 означава, че сместа съдържа 1 част газови пари и 9 части течност. В точката на пресичане на налягането на наситените пари и тези криви определяме състава на сместа (нейната сухота или влажност). Температурата на прехода е постоянна по време на процеса на кондензация или изпаряване. Ако пропанът е в затворена система (товарен резервоар), присъстват както течната, така и газообразната фаза на товара. Температурата на течността може да се определи от налягането на парите, а налягането на парите от температурата на течността. Налягането и температурата са свързани, ако течността и парата са в равновесие в затворена система. Имайте предвид, че температурните криви, разположени от лявата страна на диаграмата, се спускат почти вертикално, пресичат фазата на изпаряване в хоризонтална посока и от дясната страна на диаграмата отново се спускат почти вертикално.

Пример 2: Да предположим, че има 1 kg пропан в етапа на промяна на фазата (част от пропана е течен, а част

- пара). Налягането на наситените пари е 7,5 бара, а енталпията на сместа е 635 kJ/kg.

Необходимо е да се определи коя част от пропана е в течна фаза и коя е в газообразна фаза. Нека поставим на диаграмата първо всички известни величини: налягане на парите (7,5 bar) и енталпия (635 kJ/kg). След това определяме пресечната точка на налягането и енталпията - тя лежи на кривата, която е отбелязана с 0,2. А това от своя страна означава, че имаме пропан в етап на кипене и 2 (20%) части от пропан са в газообразно състояние, а 8 (80%) са втечност.

Също така е възможно да се определи манометричното налягане на течност в резервоар, чиято температура е 60° F, или 15,5° C (ще използваме термодинамичната таблица за пропан от Приложението, за да преобразуваме температурата).

Трябва да се помни, че това налягане е по-малко от налягането на наситените пари (абсолютно налягане) със стойността на атмосферното налягане, равно на 1,013 mbar. В бъдеще, за да опростим изчисленията, ще използваме стойността на атмосферното налягане, равна на 1 бар. В нашия случай налягането на наситените пари или абсолютното налягане е 7,5 бара, така че манометричното налягане в резервоара ще бъде 6,5 бара.

Вече беше споменато по-рано, че течността и парите в равновесно състояние са в затворена система при една и съща температура. Това е вярно, но на практика се вижда, че изпаренията, разположени в горната част на резервоара (в купола) имат температура много по-висока от температурата на течността. Това се дължи на нагряването на резервоара. Това нагряване обаче не влияе на налягането в резервоара, което съответства на температурата на течността (по-точно температурата на повърхността на течността). Парите непосредствено над повърхността на течността имат същата температура като самата течност на повърхността, където се извършва фазовата промяна на веществото.

Както се вижда от фиг. на диаграмата на Mollier кривите на плътността са насочени от долния ляв ъгъл

Ориз. 66. Например 3 "мрежови" диаграми в горния десен ъгъл. Стойност на плътността на графиката

може да се даде в Ib/ft 3 . За преобразуване в SI се използва превод

коефициент 16.02 (1.0 Ib / ft 3 \u003d 16.02

Пример 3: В този пример ще използваме криви на плътност. Необходимо е да се определи плътността на прегрята пропанова пара при абсолютно налягане от 0,95 бара и температура от 49 ° C (120 °F) Нека определим и специфичната енталпия на тези пари.

Решението на примера може да се види от фиг. 66. В нашите примери се използват термодинамични характеристики

един газ - пропан.

При такива изчисления за всеки газ ще се променят само абсолютните стойности на термодинамичните параметри, но принципът остава същият за всички газове. По-нататък за опростяване, по-голяма точност на изчисленията и намаляване на времето ще използваме таблици на термодинамичните свойства на газовете.

Почти цялата информация, включена в диаграмата на Mollier, е представена в таблична форма.

Използвайки таблици, можете да намерите стойностите на параметрите на товара, но е трудно

. Ориз. 67. Например 4 представете си как протича процесът.

. охлаждане, ако не използвате поне схематично показване на диаграмата

Пример 4: В товарен резервоар има пропан при температура C. Необходимо е да се определи възможно най-точно налягането на газа в резервоара при дадена температура. След това е необходимо да се определи плътността и енталпията на парата и течността, както и разликата в енталпията между течността и парата. Парите над повърхността на течността са наситени при същата температура като самата течност. Атмосферното налягане е 980 mlbar. Необходимо е да се изгради опростена диаграма на Mollier и да се покажат всички параметри върху нея.

Използвайки таблицата (вижте Приложение 1), определяме налягането на наситените пари на пропан. Абсолютното налягане на парите на пропана при температура C е 2,44526 бара. Налягането в резервоара ще бъде:

налягане в резервоара (излишък

В колоната, съответстваща на плътността на течността, откриваме, че плътността на течния пропан при С ще бъде 554,48 kg / m 3. След това намираме в съответната колона плътността на наситените пари, която е равна на 5,60 kg / m 3. Течна енталпияще бъде 476,2 kJ/kg, а на парите - 876,8 kJ/kg. Съответно разликата в енталпията ще бъде (876,8 - 476,2) = 400,6 kJ / kg.

Малко по-късно ще разгледаме използването на диаграмата на Mollier в практически изчисления за определяне на работата на инсталациите за повторно втечняване.

ЗАВЕДЕНИЯ ЗА РЕЛИКВИФИКАЦИЯ

ПРИНЦИПИ НА ИЗКУСТВЕНОТО ОХЛАЖДАНЕ

Спонтанният пренос на топлина от нагрято тяло към по-студено тяло е естествен и необратим процес. В изолирана система естественият пренос на топлина продължава, докато се установи равновесна температура.

Изкуствено охлаждане - процесът на отстраняване или абсорбиране на топлина, придружен от намаляване на температурата на работния флуид до по-ниска температура от температурата на околната среда. Такъв процес изисква енергия и се извършва в хладилни агрегати (фиг. 68).

Ориз. 68. Принципът на действие на хладилния агрегат

Ориз. 69. Обратен цикъл на Карно

Обратен цикъл на Карно. Изпълнението на така наречения идеален обратен цикъл на Карно (фиг. 69) на хладилен агрегат може да се извърши с помощта на техническо устройство, състоящо се от KM компресор, KD кондензатор, RC разширителен цилиндър, изпарител I при липса на топлинни загуби в тях, което е практически нереалистично.

Цикълът на Карно е възможен само в областта на влажната пара. В реалните цикли на компресорни хладилни агрегати, разширителният цилиндър се заменя с контролен вентил (дроселиращо устройство, в което налягането и температурата на хладилния агент намаляват).

Трябва да се добави, че е невъзможно да се осигури нормалната работа на компресора при наличието на така наречения мокър ход. Следователно, в реални инсталации, парите на хладилния агент в изпарителя се изсушават до насищане и дори се прегряват. Естествено, това се увеличаваразходи за енергия за задвижването на компресора, които могат да бъдат компенсирани чрез увеличаване на отвеждането на топлина от охладеното тяло поради преохлаждане на кондензата в кондензатора. Както се вижда от фиг. 69, цикълът на Карно на диаграмата е показан с четири прави линии, а площите между абсцисата и изотермите са еквивалентни на топлината Qg и работата на цикъла. На практика тази илюстративна диаграма се използва широко в разработката

хладилна техника. Но за практически изчисления на характеристиките на газовете, транспортирани на газови превозвачи, се използва диаграма (диаграма на Mollier). Инсталациите, предназначени да осигурят температурните режими на втечнените газове, се наричат инсталации за повторно втечняване на газ (UPSG),

или ЗАВЕДЕНИЕ ЗА РЕЗЛИКВАЦИЯ.

Реални цикли на UPSG. Желанието да се подобри ефективността на реалните компресорни инсталации доведе до създаването на различни схеми на тристепенни и каскадни) GPSG с различни комбинации от допълнителни технически устройства.

СХЕМА И ПРИНЦИП НА ДЕЙСТВИЕ НА ЕДНОСТЪПЕНАЛЕН UPSG

Едностепенен UPSG (фиг. 70) включва товарен резервоар Т, от който изпаренията на товара се засмукват през сепаратора на охлаждащата течност от едностъпален компресор К. След това парите, компресирани в компресора, се изпращат в кондензатора, където се охлаждат и кондензират в резултат на топлообмен с морска вода. Полученият течен кондензат на товара се натрупва в колектора или приемника на течността, след което се изхвърля обратно в товарния резервоар през контролния клапан RV, дроселирайки до налягането на товара в резервоара.

Ориз. 70. Едноетапна инсталация за превтаяване

На диаграмата на Mollier цикълът на едностъпален UPSG изглежда така, както е показано на фиг. 71.

Нека точка 1 характеризира състоянието на наситените пари над повърхността на товара в резервоара. След това линията ще се покажепрегряване на изпаренията на товара в купола на резервоара и в смукателната линия на компресора, включително сепаратора на течността. Съпротивлението в смукателната тръба в този и следващите примери може да бъде пренебрегнато за по-лесно изчисляване. Линията илюстрира компресията на изпаренията на товара в компресора до крайното нагнетателно налягане p n и температурата на изпускане t n .

В кондензатора се отстранява прегряването на изпаренията на товара, т.е. те се охлаждат до температурата на кондензация (линията и самата кондензация на охладените изпарения, която възниква при налягането на кондензация p K и температурата на кондензация, пряко свързана с него t K.

Линията представлява процеса на дроселиране в дросела на управляващия клапан.

По този начин в товарния резервоар се връща смес, процентното съотношение на пара и течност, в което може да се оцени от кривата на постоянно съдържание на пари (кривата на "сухота" на парата) X = const, преминаваща през точка 6. Частта от течния товар, върната в резервоара, кипи отново под въздействието на топлина от околната среда (линията и цикълът се повтарят.

Помислете за работата на такава инсталация на конкретен пример.

Пример 1. Нека изчислим времето за работа на GPSG за понижаване на температурата на товара до предварително определена стойност.