Цикл с двукратным дросселированием

Расход энергии на сжатие воздуха можно уменьшить, если дросселирование сжатого воздуха производить до некоторого промежуточного давления (20 – 50 ат), направляя несжиженную часть в компрессор II

, где она снова сжимается до высокого давления (200 ат). Полученный в сборнике промежуточного давления V

жидкий воздух для удаления его из системы дросселируется до атмосферного давления и поступает в сборник давления VII

;

при испаряется часть жидкого воздуха. Испаренный воздух т несжиженная часть воздуха после первого дросселирования проходят через теплообменник III, где нагреваются и охлаждают воздух, сжатый до высокого давления.

Взамен жидкого и испаренного воздуха, удаляемых из системы, вводится такое же количество свежего воздуха, который сжимается во вспомогательном компрессоре I

до промежуточного давления.

На диаграмме T

–

S

линия 2 – 3 изображает сжатие в компрессоре от промежуточного до высокого давления, линия 3 – 4 – охлаждение в теплообменнике, линия 4 – 5 – первое дросселирование, линия 7 – 2 – нагревание в теплообменнике несжиженной части воздуха, линия 6 – 8 – второе дросселирование и линия 9- 1 – нагревание в теплообменнике воздуха, испаренного при втором дросселировании.

Пусть на 1 кг поступающего в теплообменник воздуха высокого давления подается М

кг свежего воздуха (обычно М=0,2 – 0,5); тогда через первый дроссельный вентиль проходит 1 кг, а через второй М кг воздуха. В соответствии с этим холодопроизводительность цикла составляет:

q0=

x(i

1

-i

0

)+

q

п

=(

i2-i3)+M(i

1

-i

2

)

Первый член этого выражения (i2-i3)

представляет собой холодопроизводительность, обусловленную дросселированием 1 кг воздуха от высокого давления до среднего, а член M

(

i

1

-

i

2

)

– холодопроизводительность, обусловленную дросселированием М

кг воздуха от среднего давления до 1 ат.

(Рис. 3)

Цикл с предварительным охлаждением

Дальнейшим усовершенствованием холодильных циклов с дросселированием является предварительное охлаждение сжатого воздуха холодом, полученным в аммиачной холодильной установке. Сжатый воздух (рис. 4) сначала охлаждается обратным потоком несжиженной части воздуха в предварительном теплообменнике II

, а затем поступает в аммиачный холодильник III

, где охлаждается за счет испарения аммиака до температуры около -40° С. Далее воздух охлаждается в главном теплообменнике IV

, после чего дросселируется. Несжиженная часть воздуха проходит через главный и предварительный теплообменник. Назначение предварительного теплообменника заключается в полном использовании холода несжиженной части воздуха, которая в главном теплообменнике может быть нагрета лишь до температуры охлаждения сжатого воздуха в аммиачном холодильнике.

На диаграмме T

–

S

2״ соответствует охлаждению воздуха в предварительном теплообменнике, а точка 2׳ – его охлаждению в аммиачном холодильнике. Точка 1׳, характеризующая состояние несжиженной части воздуха на выходе из главного теплообменника, отвечает той же температуре, что и точка 2׳.

Холодопроизводительность цикла составляет:

q

0

=

x

(

i

׳1

-i

0)

+q

п

. = i

׳1–

i

׳2

т. е. равна разности энтальпий несжиженного воздуха, уходящего из главного теплообменника, и сжатого воздуха, поступающего в этот теплообменник.

Количество тепла, отнимаемого в аммиачном холодильнике, составляет:

q

ам.=(i

׳1-i

׳2) – (i

1- i

2)+x(i

1-i

׳1)

т. е. равно разности холодопроизводительностей данного (

i

׳1-

i

׳2)

, необходимое для охлаждения сжимаемой части воздуха от температуры засасываемого воздуха до температуры охлаждения в аммиачном холодильнике при 1 ат.

(Рис. 4)

Цикл с двукратным дросселированием и предварительным охлаждением.

Этот цикл является комбинацией циклов с двукратным дросселированием и предварительным охлаждением.