Циклы с дросселированием газа

Гл. XVII. Искусственное охлаждение

предварительного сжатия газа до весьма высоких давлений. Примене- ние регенеративного принципа заключается в дополнительном охлаждении сжатого газа (перед его дросселированием) в противоточном теплообмен- нике за счет теплообмена с охлажденными после дросселирования газами. Последующее дросселирование охлажденного сжатого газа приводит к дальнейшему более глубокому понижению температуры газа. При пуске установки такой непрерывный процесс понижения температуры газа за счет аккумулирования холода охлажденных (после дросселирования) газов каждого предыдущего цикла, так называемых «обратных» газов, производят в теплообменнике до тех пор, пока не будет достигнута тре-

буемая температура сжижения. После этого установка начинает работать при установив- шемся режиме.

Цикл высокого давления с однократным дросселированием. Газ, имеющий давление р_х и температуру Т_и засасывается компрес- сором I (рис. ХУП-12, а) и сжимается им до давления р₂, после чего тепло, выде-

Рис. ХУП-12. Регенеративный цикл высокого давления с одно­кратным дросселированием:

а — принципиальная схема установки; 6 — изображение процесса на диаграмме Т—5; I — компрессор; // — холодильник компрессора; /// регенеративный теплообменник; IV дроссель; V «»сборник жидкого продукта.

лившееся при сжатии, отводится в водяном холодильнике II, где газ охлаждается до первоначальной температуры Т_г. Процесс сжатия газа и охлаждения его в теплообменнике II изображается на Т—S-диаграмме (рис. XVII-12, б) изотермой /—2. Далее сжатый газ охлаждается в про­тивоточном регенеративном теплообменнике III при постоянном давлении (изобара 2—3) за счет холода «обратных» газов, поступающих после дрос­селирования. Охлажденный сжатый газ, имеющий давление р_г, проходит через дроссель IV. В результате дросселирования давление газа снижается до первоначальной величины р_г, га'з охлаждается по изоэнтальпе 3—4 и часть его переходит в жидкое состояние. Несжиженная часть газа на­правляется в теплообменник III, где она отнимает тепло от свежего газа, сжатого в компрессоре. При этом «обратный» газ нагревается до первона­чальной температуры Т_г при постоянном давлении р_х (изобара 5—1). Газ после теплообменника III снова засасывается компрессором I и цикл повторяется. Отношение доли п сжиженного газа к доле 1—п несжижен- ного газа, приходящихся на 1 кг сжижаемого газа, определяется на Т—S-диаграмме отношением отрезков 4—5 и 0—4,

Теоретическая холодопроизводительность при дросселировании может быть выражена разностью энтальпий ii — /а газа до и после его изотермического сжатия в компрес­соре.

667

Действительная холодопроизводительность всегда меньше теоретической на величину

2. <?п — суммарных потерь холода, складывающихся из его потерь в окружающую среду и потерь вследствие неполной рекуперации холода в теплообменнике ///. Таким образом

1. 0 ⁼ — *а) 2 У^п (XVI 1,14)

Согласно рис. XVII-12, величины (Ч и £а представляют собой энтальпии газа иа вы­ходе из теплообменника III и иа входе в него. Если обозначить энтальпию сжиженного газа через (₀, то тепловой баланс (на 1 кг газа) блока глубокого охлаждения, включающего теплообменник III и дроссель IV, выразится без учета холодопотерь уравнением

П₂ = пг₀ + (1 — п)

откуда

і_х — і₀

Подставляя в выражение для п, вместо теоретической холодопроизводительности /г — г'г ее действительное значение по уравнению (XVII, 14), получим действительную долю 1 кг газа, сжижаемую в цикле:

(^!\ ⁽а) —

л_д (XVII, 15)

*1 — *о

Работа затрачиваемая в компрессоре на политропическое сжатие 1 кг газа, мо­жет быть выражена через работу изотермического сжатия £_из, определяемую по уравне­нию (IV,7), и изотермический коэффициент полезного действия Т1из. значение которого в первом приближении, по опытным данным, может быть принято равным т]_яз = 0,59. Тогда, учитывая, что работа, затрачиваемая на сжатие 1 кг газа, позволяет осуществить сжижение п кг газа, получим следующее выражение работы, затрачиваемой на сжижение

1. кг газа: '

ЯГ 1п-£*. ЯГ_Х1 п-^- 1,69ЯГ,1п-^-

(XVII,16)

п ц_азп 0,59п . п

Соответствующая мощность на валу компрессора определяется по уравнению (IV, 17). Из уравнения (XVII, 16) видно, что затрата работы на сжижение газа при прочих равных условиях тем меньше, чем ниже начальная температура газа.

Холодильный коэффициент определяется по уравнению

8= Ь—ії

1,69/?^ 1п-^

Для цикла высокого давления с однократным дросселированием холо­дильный коэффициент низок. Для его повышения были разработаны циклы с дросселированием, получившие название усовершенст­вованных циклов Линде. В этих циклах, приводимых ниже, были использованы две принципиальные возможности повышения эффек­тивности процесса получения глубокого холода:

1. применение предварительного искусственного (аммиачного) охла­ждения газа перед его охлаждением «обратным» газом в противоточном теплообменнике;

2. применение циркуляции газа, сжатого до высокого давления, при использовании двукратного дросселирования.

Цикл с однократным дросселированием и предварительным аммиачным охлаждением. Этот цикл отличается от предыдущего (см. рис. ХУП-12) тем, что регенеративный теплообменник III здесь заменен двумя тепло­обменниками — предварительным регенеративным теплообменником III (рис. XVI1-13, а) и главным регенеративным теплообменником V; между ними установлен дополнительный холодильник IV, в котором охлажде­ние газа перед дросселированием производится аммиаком.

Гл. XVII. Искусственное охлаждение

Как показано на рис. XVI1-13, газ изотермически сжимается компрес- сором 1 (линия 1—2 на Т—5-диаграмме) и охлаждается (линия 2—3') в предварительном теплообменнике 111 холодным «обратным» газом (после дросселирования). При этом «обратный» газ нагревается до первоначаль- ной температуры Г₀ (линия 6—1). Затем сжатый газ охлаждается в аммиач- ном холодильнике IV (линия 3'—3), после чего поступает в основной теплообменник V, где он охлаждается (линия 3—4) «обратным» газом. В теплообменнике V «обратный» газ нагревается (линия 5'—6).

Точка 6, характеризующая состояние несжиженной части газа на выходе из основного теплообменника V, соответствует той же температуре

Т1, что точка 3. Сжатый газ после теплообменника V проходит через дрос- сель VI и в результате дросселирова- ния (линия 4—5) частично сжижается. Несжиженная часть газа, характеризуе- мая отрезком 0—5, используется в ка- честве охлаждающего агента последо- вательно в теплообменниках V и III.

Дополнительное аммиачное охлаж- дение сжатого газа в теплообменнике

4. повышает эффективность дроссель-

т

То_ | /

IL. у&жЖ

б S '

Рис. XVII-13. Регенеративный цикл с однократным дросселированием и предваритель­ным охлаждением:

а принципиальная схема установки; б — изображение процесса на диаграмме Т—S; / — ком­прессор; II — холодильник компрессора; III — предварительный регенеративный теплообменник; IV — аммиачный холодильник компрессионной холодильной машины; V — основной регенера­тивный теплообменник; VI — дроссель; VII сборник жидкого продукта.

ного цикла вследствие того, что дополнительный холод сообщается с помощью компрессионной холодильной машины.

Цикл этой машины имеет термодинамический коэффициент полезного действия (представляющий собой отношение работы, необходимой для получения холодопроизводительности обратимым путем, к действительно затраченной работе) значительно больший, чем у дроссельного цикла. Охлаждение испаряющимся аммиаком производится, обычно до темпера­туры от —20 до —45 °С,

Теоретическая удельная холодопроизводительность данного цикла больше холодо­производительности обычного дроссельного цикла (q_Q — i₁ — г₂) иа количество холода, получаемого на 1 кг газа, от компрессионной холодильной машины (q₀ — i_a, — t'3). Теоре­тически

‘>о

669

того газа, поступающего на охлаждение в этот теплообменник (состояние сжатого газа, поступающего в теплообменик V, характеризуется точкой 3), т. е.

<7о ^{= г}'в—*з (XVI 1,18)

Уравнение (XVII, 18) может быть получено на основании приведенных ниже рассуж- дений. На диаграмме Т—5 (рис. XV1I-I4) изображен дроссельный цикл 1—2—3—3"—/. Предположим, что удельная холодопроизводительность дроссельного цикла (я₀ = — £₉) используется лишь на участке 3" — 6' (п — (а = «У — (₃"), а остальной газ низкого давления идет в регенеративный теплообменник, где охлаждает сжатый газ (линия 2—3), нагреваясь при этом до первоначальной температуры Т₀ (линия 6'—1). Однако часть газа ,низкого давления, имеющего температуру ниже температуры 74 (участок 6'—6), могла бы быть также использована для увеличения холодопроизводительности цикла. Но тогда эта часть уже не будет направлена в регенеративный теплообменник, вследствие чего сжа- тый газ в последнем охладится не до состояния, характеризуемого точкой 3, а лишь до состояния 3'. Следовательно, при применении газа низкого давления, имеющего температуру

ниже 74 (линия 6'—6), для увеличения холодопроизво- дительности цикла сжатый газ можно охладить на участ- ке 3' — 3 лишь при дополнительном введении холода.

Этот дополнительный холод, количество которого должно быть равно количеству холода, пошедшего на повышение холодопроизводительности цикла (я₀ = г'_б — /₆,), и может быть получен с помощью компрессионной холодильной машины. Таким образом

1₃/ •

(XVII,19) (XVI 1,20)

Полагая

и подставляя в выражение (XVII, 17)

Рис. ХУП-14. К выводу уравнения (XVI 1,18).

значения разностей («у—г₃) и ((Ч—/₂) из формул (XVII, 19) и (XVII, 20), получают уравнение (XVII, 1.8) для опреде- ления величины теоретической холодопроизводитель- ности.

На основании проведенного анализа работы рассматриваемого цикла совершенно очевидно, что получаемая от компрессионной холодильной машины дополнительная холодо­производительность д₀ используется в холодильном цикле на значительно более низком температурном уровне.

Действительная холодопроизводительность меньше теоретической на 2 Яп — вели­чину удельных потерь холода:

Яо ~ ¹ в ■

(XVII,21)

При отсутствии холодопотерь, тепловой баланс блока глубокого охлаждения [тепло­обменник V и дроссель VI (см. рис. ХУП-13)1 на 1 кг газа составляет:

1г'з = ш’о (1 — п) г*8

откуда доля сжиженного в цикле газа (с учетом холодопотерь)

«д== (XVII, 22)

Общие удельные затраты работы на холодильную установку складываются из затраты работы на дроссельный цикл и затраты работы на компрессионную холодильную машину.

Цикл с двукратным дросселированием и с циркуляцией газа под давле­нием. Количество холода, получаемого в результате дросселирования, приблизительно прямо 'пропорционально разности давлений р_х—■ р_г до и после дросселирования, в то время как затрачиваемая работа, напри­мер при изотермическом процессе сжатия, пропорциональна логарифму

отношения давления Следовательно, практически одинакового

холодильного эффекта можно достигнуть, дросселируя газ от 200 до 50 ат или от 150 до 1 ат. Однако работа сжатия в первом случае будет пропор-

, 200 , 150 *

циональна т-^-, а во втором—1п -у—, т. е. значительно больше.

Гл. XVII. Искусственное охлаждение

Отсюда следует, что если первоначально дросселировать газ не до низкого конечного, а до некоторого промежуточного давления и несжиженную часть газа возвращать на сжатие до высокого давления, то можно получить существенный выигрыш в общем расходе энергии на сжатие газа. Этот принцип повышения экономичности производства сжиженного газа использован в рассматриваемом цикле (рис. XVI1-15).

Газ изотермически сжимается от атмосферного давления р₀ до проме- жуточного давления рі (при сжижении воздуха приблизительно до 46-10⁵ н/м², или 50 ат) в компрессоре / и от давления р₁ до давления р₂ (для воздуха примерно до 20- 10^е н/м², или 200 ат) в компрессоре III.

Сжатый газ, охлажденный до первона- чальной температуры Т₀ в холодиль- никах II и IV, направляется в про- тивоточный регенеративный теплооб- менник V, где охлаждается несжи- женным после дросселирования газом. После предварительного охла- ждения сжатый газ проходит через дроссель VI. В результате этого пер- вого дросселирования давление газа

Рис. ХУП-15. Регенеративный цикл с двукратным дросселированием и с циркуляцией

газа под давлением:'

а — принципиальная схема установки; б — изображение процесса иа диаграмме Т—5; / — компрес­сор низкого давления; II — холодильник компрессора низкого давления; /// — компрессор высо­кого давления; IV — холодильник компрессора высокого давления; V — регенеративный тепло­обменник; VI, VII — дроссели; VIII сборник жидкого продукта.

снижается до р₁ (давление сжатия в компрессоре I) и происходит ча­стичное сжижение газа. Несжиженная часть газа направляется в теплооб­менник V и, отдав холод газу высокого давления, нагревается до темпе­ратуры Т₀, после чего вновь засасывается компрессором III.

Сжиженная после первого дросселирования часть газа пропускается через дроссель VII. В результате второго дросселирования давление газа снижается до р₀ и часть газа испаряется. Испаренная часть газа (так же как и несжиженный газ после дросселя VI) направляется в теплообмен­ник V, где, отнимая тепло от газа высокого давления, нагревается до температуры Т₀ и вновь засасывается компрессором /. Газ, сжиженный после второго дросселирования, выводится из установки в качестве конеч­ного продукта. Взамен сжиженного газа, удаляемого из установки, такое же количество п свежего газа, поступающего на сжижение, засасывается ■ компрессором I.

На Т—S-диаграмме линия 1—2 изображает последовательное изотер­мическое сжатие газа сперва до промежуточного давления р_х (точка 8), а затем до высокого давления р₂ (точка 2), линия 2—3 — охлаждение сжа­того газа в теплообменнике V, линия 3—4 — первое дросселирование

671

в дросселе VI, линия 7—8 — нагревание несжиженной после первого дросселирования части газа в теплообменнике V, линия 5—6 — второе дросселирование в дросселе VII, линия 9—I — нагревание испаренной при втором дросселировании части газа в теплообменнике V. Тогда 10 характеризует состояние сжиженного газа, удаляемого (после второго дросселирования) в качестве целевого продукта.

Примем, что на 1 кг газа, засасываемого компрессором ///, после первого дроссели­рования сжижается т кг газа (обычно т = 0,2—0,5), а после второго дросселирования удаляется п кг сжиженного газа (такое же количество свежего газа засасывается компрес­сором /). Тогда в теплообменник V на охлаждение газа, сжатого до высокого давления, будет поступать: после первого дросселирования (1 — т) кг газа и после второго дроссе­лирования (т — п) кг газа.

Общая холодопроизводительность цикла складывается из холодопроизводительностей двух дроссельных циклов — цикла промежуточного давления (в пределах давлений /п и ра) и цикла низкого давления (в пределах р₀ и р\), причем согласно предыдущему, холодо- производит^льность первого составляет (₃ — г'а и холодопроизводительность второго равна т (и — £„).

Тогда теоретическая холодопроизводительность цикла

Яо = («8 — Ч) + ^т (‘V— Ь) (XVII,23)

Доля сжиженного газа с учетом холодопотерь 2'<?п равна

(1_Я — и) 4- я* (*1 — — У, <?п Пд-— *±2- (XVI 1,24)

Работа, затрачиваемая на политропическое сжатие 1 кг газа от давления р\ до давле­ния р₂ и т кг газа от давления р₀ до давления р\ составляет:

£ = 1_>бадГ₁/'!п-Й!-4-т1п -Р±-) (XVII,25)

\ Р1 Ра У

Цикл с двукратным дросселированием и предварительным (аммиачным) охлажде­нием. Применение предварительного охлаждения сжатого газа с помощью компрес­сионной холодильной машины в цикле с двукратным дросселированием, так же как в цикле с однократным дросселированием (см. стр. 667), позволяет повысить эффективность про­цесса. Для этой цели в схему цикла с двукратным дросселированием вводят два регенера­тивных теплообменника (вместо одного на рис. ХУП-15) и между ними устанавливают аммиачный холодильник, в котором сжатый газ высокого давления охлаждают испаряю­щимся аммиаком. Таким образом, схема предварительного охлаждения в этом цикле ана­логична показанной на рис. ХУП-13.

Данный цикл представляет собой комбинацию цикла с двукратным дросселированием и цикла с однократным дросселированием и поедварительным охлаждением. Теоретиче­ская холодопроизводительность цикла может быть рассчитана по уравнению

<?о — (н — ^гз) 4” ^т (^г1 — ^га) (^г1 — Н) (XVII,2о)

где г'х — (г — разность энтальпий газа на входе в компрессор низкого давления и выходе из него; £2 — г₃ — разность энтальпий газа на входе в компрессор высокого давления и выходе из него; £₄—-г₅ — разность энтальпий газа на входе в аммиачный холодильник и выходе из него; т. — доля 1 кг газа, сжижаемая после первого дросселирования.

8. Циклы, основанные на сочетании дросселирования и расширения газа в детандере

Использование эффекта Джоуля — Томсона позволяет существенно понизить температуру газа, если перепад давления при дросселировании велик, например давление газа снижается от 20* 10^е н!м² (200 ат) до 9,81 • 10⁴ н/м* (1 ат). Значительно большее понижение температуры газа достигается при его расширении в детандере с совершением внешней ра­боты. Однако для получения очень низких температур, соответствующих началу сжижения газа, обычно не применяют циклов, основанных только на принципе расширения газа в детандере. Это объясняется тем, что когда реальный газ находится при температурах, близких к температуре сжи­жения, его поведение сильно отклоняется от законов идеальных газов. Объем газа резко уменьшается, например, при —140 °С он составляет лишь */₄ объема, который занимал бы идеальный газ, и способность газа к расширению резко падает. Кроме того, в условиях начала сжижения

Гл. XVII. Искусственное охлаждение

в детандере возникают гидравлические удары и растут потери холода. В итоге при очень низких температурах эффективность расширения газа в детандере значительно снижается. По этим причинам при сжижении воздуха и других газов расширение в детандере используют только для предварительного охлаждения, а дальнейшее охлаждение до температуры сжижения осуществляют путем дросселирования. Такие комбинирован- ные циклы, применяемые в технике, различаются в основном величиной давления, до которого сжимается сжижаемый газ, и конструкцией детан- дера (поршневые детандеры и турбодетандеры).

Цикл среднего давления (цикл Клода). В цикле среднего давления (рис. Х\П1-16) газ сжимается в компрессоре I до давления 245-10⁴—

392-10⁴ н/м² (25—40 ат) и охлаждает- ся в холодильнике II до температуры всасывания. Процесс сжатия изобра- жается на диаграмме Т—5 изотер- мой 1—2. Затем газ охлаждается в ре- генеративном противоточном тепло- обменнике III (по изобаре 2—3), по выходе из которого делится на две части. Одна часть газа направляется на дальнейшее охлаждение в регене-

цикЛы:

а — принципиальная схема установки; 6 — изображение процесса на диаграмме Т—5; I — компрессор; // — холодильник компрессора; /// — V — регенеративные тепло­обменники; VI »— детандер; VII — дроссель; VIII — сборник жидкого продукта.

ративный теплообменник IV, процесс в котором изображается изобарой

3. 3', и регенеративный теплообменник V (охлаждение по изобаре 3'—4). Другая часть газа поступает в детандер VI и, расширяясь (линия 3—5), совершает внешнюю работу, отводимую на вал компрессора I (на рис. XVI1-16 детандер и компрессор условно показаны не связанными друг с другом). Выходящий из детандера охлажденный газ низкого давле­ния (около 9,81-10⁴ н/м², или 1 ат) проходит последовательно теплооб­менники IV и ///, где отнимает тепло у сжатого газа, нагреваясь при этом до первоначальной температуры (линия 5—1).

Сжатый и охлажденный газ по выходе из теплообменника V расши­ряется в дросселе VII до атмосферного давления и частично сжижается (линия 4—6). Несжиженная часть газа, состояние которого характери­зуется точкой 7, направляется на охлаждение сжатого газа в теплообмен­ник V, где нагревается (по изобаре 7—5'), а затем, смешиваясь с газом, выходящим из детандера, проходит вместе с ним через теплообменники IV и III. Изменение состояния газа, нагревающегося в этих теплообменниках до первоначальной температуры, изображается изобарой 5'—1.

В этом цикле детандер работает при очень низких температурах, так как газ (воздух), расширяясь в нем, охлаждается приблизительно до —140 °С. Поэтому коэффициент полезного действия детандера низок — не превышает 0,6-—0,65. Кроме того, возникают затруднения в эксплуа- тации двигателя, так как обычные

смазочные масла в этих условиях оказываются непригодными.

Пусть на 1 кг газа, сжимаемого в ком- прессоре, одна часть газа в количестве т кг направляется на дальнейшее охлаждение и дросселирование, а другая часть (1 — т) кг на расширение в детандер.

Холодопроизводительность цикла скла- дывается из- холодопроизводительностей дроссельного и детандерного циклов. На основании предыдущего теоретическая холо- допроизводительность составит:

Рис. Х\П1-17. Соединенные циклы дроссельный и детандериый без регенерации:

_а — принципиальная схема установки; б — изображение процесса на диаграмме Т—5; / — компрес­сор; II — холодильник компрессора; III — регенеративный теплообменник., в котором исполь­зуется холод детандерного цикла; IV — регенеративный теплообменник; V —г детандер; VI — дроссель; VII сборыик жидкого продукта.

дроссельного цикла детандерного цикла

9₀=т(і₁-і₂)

% = (! — ^т) [(¹1 — »2) + (‘‘з ~ *5)1

Следовательно, с учетом холодопотерь 2 ?п холодопроизводительность данного цикла

⁹о ^{= 9}о + ~~ X ^{= т} (Н ~~ *з) + О — ^т) [(*1 — »г) + (*з — %)] ~• X =

= (»1 — ‘а) + (¹ — ^т) (»'* — ‘б) — ^ ⁹п (XVII ,27)

Вместе с тем в соответствии с уравнением (XVII, 18) холодопроизводительность цикла может быть выражена также разностью /энтальпии £₅- газа низкого давления на выходе из теплообменника V и энтальпии газа высокого давления на выходе из теплообмен­ника IV, т. е. с учетом холодопотерь

5' '

*3' ■

Доля сжиженного газа с учетом холодопотерь определяется по уравнению

(»1 — к) + (1 — т) (і₃ — і₈) — ^ <7_П

Пд =

»0

(XVI 1,28)

Работа, совершаемая при расширении газа в детандере

^дет—(1 ^т)(із — і і) Лдет (XVII, 29)

где т]_Др_Т — общий коэффициент полезного действия детандера.

Работа, затрачиваемая в цикле на сжатие 1 кг газа, определяется удельной работой сжатия в компрессоре, уменьшенной на значение работы, совершаемой детандером.

22. А. Г. Касаткин

Гл. XVII. Искусственное охлаждение

Цикл высокого давления (цикл Гейландта). Этот цикл принципиально не отличается от предыдущего цикла. Различие состоит лишь в том, что в детандер направляется часть сжатого газа до его охлаждения в регенера- тивных теплообменниках. В результате детандер работает при значи- тельно более высоких температурах, вследствие чего коэффициенты полез- ного действия детандера и цикла в целом повышаются. Однако в этом слу- чае для получения достаточного охлаждающего эффекта при дросселиро- вании требуется сжимать газ до высокого давления (около 20 • 10⁶ н/м² или 200 ат).

Как видно из рис. XVI1-17, после сжатия в компрессоре I (изотерма 1 —2) поток газа делится на две части. Одна часть направляется на охла-

ждение в регенеративный теплообменник III (процесс охлаждения в котором изо- бражается изобарой 2—4) и затем в теп- лообменник IV, где охлаждается до еще более низкой температуры (по линии

3. 5). Другая часть газа поступает в де- тандер V и, расширяясь (по линии 2—3), совершает внешнюю работу, отводимую на вал компрессора I. Сжатый и охлаж- денный в теплообменниках III и IV газ дросселируется в дросселе VI до перво- начального (атмосферного) давления (по

Рис. XVII-18.

Соединенные циклы низкого давления — дроссельный и детандерный (регенеративный):

а — принципиальная схема установки; 6 — изображение процесса иа диа­грамме Т — S; 1 —турбокомпрессор; II — холодильник турбокомпрессора; III, IV г— регенераторы; V — дроссель; VI —турбодетандер; VII — сбор­ник жидкого продукта.

изоэнтальпе 5—6) и частично сжижается. Сжиженная часть газа отводится из установки, а несжиженная часть направляется в качестве охлаждаю­щего агента в теплообменник IV, а затем, смешиваясь с газом, выходя­щим из детандера, в теплообменник III, отнимает тепло от сжатого газа и изобарически нагревается до первоначальной температуры (изобара 7-1).

Определение холодопроизводительности цикла, доли сжиженного газа и работы, затрачиваемой на сжижение газа, производится так же, как и для цикла среднего давления.

Цикл низкого давления (цикл Капицы). Другая возможность повыше­ния эффективности расширения газа в детандере заключается в использо­вании турбодетандеров вместо поршневых машин. Акад. П. Л. Капицей был создан одноступенчатый турбодетандер, обладающий при низких тем­пературах высоким коэффициентом полезного действия (Т}_дет = 0,8).

Рис. Х\Ш-20. Схема устройства и работы холодильной машины фир­мы «Филипс»:

жду которыми находится регенератор 2.

При движении поршня 3 справа налево происходит сжатие газообразного хладоагента от давления рі (рис. XVII-20, а) до давления р2 при температуре Т = const (линия 1—2

на рис. XVII-19). При этом, как видно из рис. XVII-19 и XVII-20, б, объем хладоагента уменьшается от v і до и г. На следующей стадии (рис. XVII-20, в) при одновременном дви- жении поршня 3 компрессора и поршня 4 детандера справа налево газ без изменения объема

1. — цилиндр машины