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 ( ), sprężarka generuje moc (P spr ), strumień ciepła pobranego od otoczenia ( ) Straty: straty entalpii gazu wprowadzonego do skraplacza ( ), straty entalpii gazu, który nie uległ skropleniu ( ), moc generowana przez rozprężarkę (P rozp ) 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 (P 1spr ), sprężarka (SPR II) generuje moc (P 2spr ), strumień ciepła pobranego od otoczenia ( ) Straty: straty entalpii gazu wprowadzonego do skraplacza ( ), straty entalpii gazu, który nie uległ skropleniu ( ), moc generowana przez rozprężarkę (P rozp ) Literatura 1. Wykłady dr inż. Waldemara Targańskiego