Skraplarka La Rouge`a i skraplarka Gersza.

Politechnika Gdańska
Wydział Mechaniczny
Opracowanie prezentacji z przedmiotu Techniki
niskotemperaturowe
Temat: Skraplarka La Rouge’a i skraplarka Gersza
Wykonały:
Kowalska Magda
Waszak Celina
Kierunek: Inżynieria Mechaniczno-Medyczna
Gdańsk 2011
1. Skraplarka La Rouge’a
Skraplarka La Rouge’a służy do skraplania gazów kriogenicznych np.
tlenu, wodoru. Zbudowana jest ze sprężarki, dwóch wymienników ciepła,
zaworu dławiącego, zbiornika na ciekły kriogen oraz rozprężarki. Zasada
działania takiej skraplarki okazuje się nie być bardzo skomplikowana. Gaz
kriogeniczny wprowadzany do skraplarki trafia do sprężarki, gdzie zastaje
sprężony do 20 MPa. Stąd wędruje do Wymiennika ciepła I (WCI), a następnie
do wymiennika ciepła II (WCII). Tak podwójnie ochłodzony gaz po przejściu
przez zawór dławiący (ZD) zostaje skroplony i zbiera się w zbiorniku cieczy
(ZBC) przy ciśnieniu 0,6 MPa. Stąd ciecz kriogeniczna może zostać przekazana
poza układ za pomocą zaworu regulującego. Część gazu, która nie uległa
skropleniu przekazywana jest dalej do wymiennika ciepła II (WCII), gdzie ulega
ogrzaniu do 210 K. Gaz o takiej temperaturze zostaje rozprężony do 0,1 MPa w
rozprężarce (RSP). Następnie zostaje ogrzany w wymienniku ciepła I (WCI). W
takiej postaci powraca do obiegu.
Działanie skraplarki La Rouge’a można rozpatrzeć poprzez przemiany jakie w
niej zachodzą:
1-2 – sprzężenie izotermiczne
2-3 –izobaryczne chłodzenie
3-4 –izobaryczne chłodzenie
4-5 –dławienie izentropowe
5-6 –skraplanie izotermiczne
5-7 –skraplanie izotermiczne
7-8 –izobaryczne ogrzewanie
8-9 –rozprężanie izentalpowe
9-10 –izobaryczne ogrzewanie
10-1 –powrót do obiegu pod stałym ciśnieniem (izobara)
Bilans cieplny skraplarki La Roug’a
Analizując zyski i starty ciepła danego układu można sporządzić bilans cieplny
dla skraplarki La Rouge’a.
Zyski: straty entalpii gazu w pkt.1 (
ciepła pobranego od otoczenia (
), sprężarka generuje moc (Pspr ), strumień
)
Straty: straty entalpii gazu wprowadzonego do skraplacza (
gazu, który nie uległ skropleniu (
), straty entalpii
), moc generowana przez rozprężarkę (Prozp)
2. Skraplarka Gersza
Skraplarka Gersza, tak jak skraplarka La Rouge’a służy do skraplania gazów
kriogennych. Zbudowana jest z dwóch sprężarek, dwóch wymienników ciepła, zaworu
dławiącego, zbiornika na ciekły kriogen oraz rozprężarki. Gaz kriogeniczny, po
wprowadzeniu do obiegu przechodzi przez proces sprężania w sprężarce I (SPR I ), a
następnie w sprężarce II (SPR II). Gazu przemieszcza się do rozprężarki (RSP), gdzie
zostaje rozprężony, a następnie ogrzany w wymienniku ciepła I (WC I) pod stałym
ciśnieniem 10 at. Następnie zostaje on ponownie wprowadzony do obiegu tuż po
pierwszym etapie sprężania gazu (SPR I), gdzie dochodzi do mieszania gazu
sprężonego i rozprężonego. Gaz po osiągnięciu ciśnienia 200 at, zostaje ochłodzony w
wymienniku ciepła I (WC I)
i wymienniku ciepła II (WC II), po czym zostaje
przeprowadzony przez zawór dławiący (ZD) do zbiornika cieczy (ZBC), gdzie następuje
jego skroplenie. Cieczą kriogeniczną napełnia się butle, natomiast gaz który nie uległ
skropleniu kieruje się do wymienników ciepła ( WC I i WC II), gdzie ulegają ogrzaniu, a
następnie oddanie gazu poza układ lub nieskroplony gaz ponownie wykorzystywany
jest w układzie.
Działanie skraplarki Gersza można rozpatrzeć poprzez przemiany jakie w niej
zachodzą:
1-2 – izotermiczne sprężanie gazu
2-3 – izotermiczne sprężanie gazu
3-4 – rozprężanie izentalpowe
4-2 – izobaryczne ogrzewanie (P=10at)
3-5 – izobaryczne chłodzenie (P=200at)
5-6 – izobaryczne chłodzenie (P=200at)
6-7 –dławienie izentalpowe
7-8 – skraplanie izotermiczne
8-9 – izobaryczne ogrzewanie
9-10 – izobaryczne ogrzewanie
7-11 – izotermiczne skraplanie
Bilans cieplny skraplarki Gersza
Analizując zyski i starty ciepła danego układu można sporządzić bilans cieplny
dla skraplarki Gersza.
Zyski: straty entalpii gazu w pkt.1 (
), sprężarka (SPR I) generuje moc (P1spr ),
sprężarka (SPR II) generuje moc (P2spr ), strumień ciepła pobranego od
otoczenia (
)
Straty: straty entalpii gazu wprowadzonego do skraplacza (
gazu, który nie uległ skropleniu (
), straty entalpii
), moc generowana przez rozprężarkę (Prozp)
Literatura
1. Wykłady dr inż. Waldemara Targańskiego