Воздух и продукты его разделения.

Воздух представляет собой смесь газов:

N₂ – 78.9%; О ₂ – 20%; СО₂ – 0, 03%; Ar – 0, 93% (аргон); Nе – 0, 0018% (неон); Не – 0, 000524%(гелий).

В металлургической промышленности используются циклоны низкого давления для ожижения воздуха, разработанные Капицей П.Л в 40 ^ых годах. Цикл был разработан в связи с резко возросшим производством стали в годы ВОВ.

Использование низких давлений снижает громозкость оборудования, однако требует обеспечение низких температур перед блоком расширения или блоком детандирования и обеспечения изоляции блока.

В реальных условиях блок выполнен в виде металлического короба, внутри которого расположено оборудование блока, всё это засыпано порошковой изоляцией.

Цикл ожижения воздуха Капицы П.Л. реализуется по следующей схеме:

Воздух с параметрами вточке 1 изотермически сжимается от Р_н до Р_{окр.среды} (Р_т)

Р_т для цикла Капицы 0, 5 – 0, 7 МПа.

Изотемическое сжатие обеспечивается за счёт отвода тепла в окружающую среду охладителем. С параметрами точки 2 воздух поступает в регенеративный теплообменник, в котором прямой поток '' М '' охлаждается обратным потоком '' П ''. в цикле РТ₁ и РТ₂ выполнены в виде регенератов в которых кроме теплообмена происходит и массообмен, при этом на насадке регенератора из прямого потока вымораживается Н₂О, СО₂. Обратный поток выносит вымороженные продукты в окружающую среду. После РТ₁ часть потоков в количестве m направляется в детандер ДТ, после расширения смешивается с обратным потоком n.

Прямой поток в количестве 1- m с параметрами точки 7 охлаждается в РТ₂ в процессе 7-3, при этом происходит охлаждение газа, т.е. энергия расходуется на фазовый переход.

Процесс 3-4 – это процесс дросселирования на дроссельном вентиле ДВ, при этом жидкость переходит в состояние насыщенного пара и поступает в отделитель жидкости ОЖ, где разделяется на сухой насыщенный пар (точка 6) и перегретый пар.обратный поток с параметрами в точке 6 смешивается с расширенным в детандере потоком и после регенератора выбрасывается в окружающую среду.

m 2 КМ

РТ₁ 1

1 - m М

7

П

РТ₂ ДТ

ДВ

Преимущества схемы:

· низкая степень повышения давления, следовательно малая металлоемкость конструкции;

· высокая производительность.

Недостатки схемы:

· необходимость качественной изоляции;

· низкая доля сжиженного продукта на каждый килограмм воздуха поступающего в цикл;

· большие удельные затраты электроэнергии на единицу продукта (по сравнению с циклами высокого давления).