Турбодетандер что это такое


Принцип действия турбодетандера

Содержание:

Технологические установки и газораспределительные станции, перерабатывая энергию сжатого газа, позволяют не только получать холод. Они способны вырабатывать механическую и электрическую энергию. Такое устройство известно, как турбодетандер, принцип действия которого основан на перепадах давления. Данные установки позволяют получать не использованный энергетический потенциал.

Устройство турбодетандера

Турбодетандерная установка представляет собой лопаточную турбинную машину с непрерывным действием. С помощью турбодетандера производится расширение газа с целью его дальнейшего охлаждения. Освобожденная энергия позволяет совершать полезную внешнюю работу. Турбодетандер осуществляет низкотемпературную обработку газа в промышленных установках, принимают непосредственное участие в сжижении газа и разделении многокомпонентных газовых смесей.

В конструкцию турбодетандера входит корпус, ротор, сопловой регулируемый аппарат, а также направляющий аппарат, оборудованный поворотными механизмами. Агрегат полностью герметичен и не нуждается в электрической энергии. Направление движущегося потока газа определяет его конструкцию. Поэтому турбодетандеры могут быть центробежными, центростремительными и радиальными (осевыми). В соплах наблюдается различная степень расширения газа. В связи с этим турбодетандеры разделяются на активные и реактивные. В первом случае давление понижается лишь в неподвижных направляющих каналах, а во втором случае – еще и во вращающихся каналах ротора. Конструкции установок могут быть одноступенчатыми или многоступенчатыми, в зависимости от количества ступеней.

Принцип работы турбодетандерных установок

Прохождения газа или сжиженных газовых смесей происходит через отверстия неподвижных направляющих каналов, исполняющих функции сопел. В этом месте потенциальная энергия газа частично преобразуется в кинетическую, благодаря которой приводятся в действие вращающиеся лопаточные каналы ротора. Резкое расширение газа приводит к падению давления, в результате чего ротором совершается механическая работа с одновременным интенсивным охлаждением газового потока. Одновременно с ротором вращается колесо компрессора, насаженное на него.

Как правило, при использовании установок в промышленности, на входе турбины поддерживается постоянное давление в соответствии с проектным уровнем. В такой ситуации давление регулируется специальными клапанами, что не совсем рационально. Более эффективными считаются турбины с переменным давлением при полностью открытых входных клапанах. Используемые клапана должны иметь максимально большие размеры. Это позволяет достигнуть необходимого дросселирования при перепадах давления всего лишь 5-10%. Для традиционных клапанов этот показатель составляет 25 - 50% из-за слишком малых размеров. То же самое касается насосов, создающих давление газа. Они подбираются в соответствии с конкретными условиями эксплуатации.

Наиболее оптимальным вариантом является применение турбодетандера для производства электроэнергии за счет избыточного давления. Одновременно, газ, проходящий через агрегат, используется по прямому назначению, независимо от режима работы и без каких-либо потерь. Таким образом, весь цикл представляет собой термодинамический обратимый процесс.

Использование турбодетандеров в промышленности

Применение турбодетандеров практикуется совместно с новыми установками или теми из них, которые были подвергнуты существенной модернизации. В обязательном порядке учитывается экономическая целесообразность и условия конкретного предприятия.

В промышленности широко используются турбодетандеры, принцип действия которых позволяет вырабатывать электрическую или механическую энергию, приводящих в движение вентиляторы или компрессоры. Но, несмотря на оптимальную энергетическую эффективность применения этих агрегатов, они должны соотноситься с общей предполагаемой потребностью и балансом пара на предприятии. При чрезмерном количестве или мощности устройств вполне возможно избыточное производство пара под низким давлением. Чаще всего этот пар просто стравливается в атмосферу, что значительно снижает энергетическую эффективность.

Основным условием должна стать доступность парового потока, необходимого для нормальной работы турбодетандера в течение точно установленного и довольно продолжительного отрезка времени. В случае нерегулярного или непредсказуемого поступления пара, его полезное применение существенно затрудняется, и турбина будет работать вхолостую. Наиболее эффективное использование турбодетандеров требует существенных перепадов давления и большого расхода газа. Поэтому агрегаты нашли широкое применение в черной металлургии, где работа плавильных печей сопровождается мощным потоком доменного газа.

electric-220.ru

Что такое турбодетандер

Утилизация энергии, возникающей при избыточном давлении в газотранспортной системе, представляет собой одну из важных задач, решаемых в газовой промышленности. Для этих целей применяются особые расширительные турбины, которые механическим способом связываются с потребителем мощности – компрессором или электрическим генератором. Такое утилизирующее энергию устройство, не потребляющее топлива, называется турбодетандером.

По своей конструкции турбодетандер – это газовая турбина, которая работает при перепадах давления газа. К самой расширительной турбине подсоединяются генераторы, компрессоры и насосы. В этой сложной системе турбодетандер выполняет центральную функцию, являясь ее «сердцем».

Одна из технических задач, над решением которой работают конструкторы турбодетандеров, состоит в устранении вибрации, разрушительным образом действующей на устройство.В основу работы турбины положен принцип расширения газа в рабочем устройстве. Проходя через рабочее колесо, газ отдает свою энергию. При этом происходит существенное понижение его температуры. Освобождающаяся энергия может быть использована для сжатия газа в компрессоре или для приведения в действие электрогенератора. В последнем случае турбодетандер дает не только сравнительно дешевую электрическую энергию, но и вырабатывает холод.

Турбодетандеры находят применение в криогенных установках. Их также с успехом используют в устройствах для разделения воздуха и в установках для ожижения азота, находящегося под давлением. Без расширительной турбины сегодня сложно представить себе современное предприятие по переработке природного газа.

Турбодетандер фактически представляет собой источник дешевой и чистой энергии.Основное же применение турбодетандеры находят в газовой промышленности, где играют роль установок для расширения газа. В турбине происходит процесс преобразования энергии, количество которой прямо связано с мощностью энергетического потенциала газового потока. Применение турбодетандеров позволяет утилизировать избыток энергии, который образуется при перекачивании газа через распределительные станции.

Активно применяются турбодетандеры в период пуска газотурбинных установок и проворачивания роторов машин с целью их охлаждения. Снижение температуры газа необходимо и в установках, где происходит его сжижение, а также при предварительной подготовке газового продукта к транспортировке и для удаления избыточной влаги посредством ее вымораживания.

www.kakprosto.ru

Современное состояние применения турбодетандеров на газопотребляющих промышленных объектах

Д.т.н. В.В.Куличихин, профессор,О.О. Лазарева, аспирант, кафедра ПТС МЭИ (ТУ)

Внедрение турбодетандеров за рубежом

В ряде промышленно развитых стран уже в течение длительного времени используется энергия избыточного давления природного газа, поступающего из магистральных трубопроводов к конечным потребителям через дроссельные устройства газораспределительных станций и пунктов (ГРС и ГРП, соответственно). Начиная с 1973 г в Европе (Германия, Нидерланды, Италия и др.), а также в США на работающих и вновь вводимых в эксплуатацию ГРС вместо дроссельных устройств устанавливаются турбодетандеры различной единичной мощности для привода электрических генераторов. К 1997 г. общее число таких турбодетандерных установок уже составляло около 80 шт., а суммарная их мощность превышала 100 МВт. При этом число промышленно развитых и развивающихся стран, использующих турбодетандерную технологию, все время увеличивается и уже приблизилось к двадцати. В связи с возрастающими потребностями рынка номенклатура оборудования предлагаемого различными фир- мами-изготовителями постоянно увеличивается, а качество улучшается. Например, фирма Atlas Copco предлагает потребителям серию одно- и двухступенчатых турбодетандеров, различающихся степенью расширения.

Турбодетандеры в России

К сожалению, в России, имеющей большое количество магистральных газопроводов с давлением подаваемого газа до 6 МПа, существуют только единичные примеры использования турбодетандерной технологии на газопотребляющих объектах:

■ на ТЭЦ-21 и ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго» установлено по два турбодетандера единичной мощностью 5 МВт (ОАО «Криокор»);

■ на Средне-Уральской ГРЭС смонтирован турбодетандер мощностью 11 МВт (ОАО «Турбомо- торный завод»);

■ на заводе «Сода» (г. Стерлитамак, Республика Башкортостан) установлен турбодетандер мощностью 1,5 МВт (ОАО «ТурбоДЭН»).

Следует иметь в виду, что только в системе «Мострансгаз» насчитывается порядка 100 ГРС, на которых происходит процесс дросселирования с давления 3-6 до 1,2 МПа (промышленные потребители) или до 0,6 и 0,3 МПа (муниципальные потребители). Таким образом, возможная величина суммарной генерирующей мощности в случае использования турбодетандеров для

выработки электроэнергии оказывается достаточно ощутимой (около 1-2% установленной мощности всех электростанций России). К настоящему времени отечественные заводы-производители авиационных и судовых газотурбинных двигателей, а также традиционные поставщики стационарного энергетического оборудования в состоянии производить турбодетандеры различной единичной мощности и конструктивных схем, которые могут быть поставлены заказчикам в течение 1-1,5 года после заключения контрактов. Так, например, ОАО «Калужский турбинный завод» имеет типоразмерный ряд турбодетандеров единичной мощностью 2,5; 4; 6 и 12 МВт.

Почему турбодетандеры широко не используются в нашей стране

Таким образом, в нашей стране есть и крупные магистральные газопроводы, и многочисленные конечные потребители газа, и заводы-производители необходимого турбодетандерного оборудования, но отсутствует широкое его внедрение. Попытаемся установить причины такой, странной на первый взгляд, ситуации. Очевидно, что разработанные на отечественных заводах-изготовителях турбодетандеры имеют слишком большую единичную мощность и предназначены в основном для крупных тепловых станций и отопительных котельных. Выполненные на кафедре ПТС МЭИ (ТУ) расчеты показали, что при расходе природного газа 1 тыс. нм3/ч, температуре газа на входе в турбодетандер 100 ОС, давлении газа перед и за турбодетандером 1,2 и 0,2 МПа соответственно и КПД турбодетандера 80% его мощность составляет примерно 50 кВт. Очевидно, что для получения более значимой мощности турбодетандера, например, 0,5 или 1 МВт, требуется, чтобы расход природного газа составлял 10 и 20 тыс. нм3/ч соответственно. С целью обеспечения надежности работы газопотребляющего оборудования конечных потребителей обычно рекомендуется пропускать через турбодетандеры не весь поступающий к потребителю газ, а только около 30% расхода, остальная часть расхода по- прежнему направляется к потребителю через дроссельные устройства ГРС и ГРП. Исходя из этого, номинальный расход природного газа к конечному потребителю для турбодетандера мощностью 0,5 МВт должен составлять примерно 33 тыс. нм3/ч, а для турбодетандера мощностью 1 МВт - около 66 тыс. нм3/ч.

Для большей мощности турбодетандера требуются еще большие расходы природного газа, которые характерны только для достаточно крупных тепловых электростанций и отопительных котельных. Однако, конечных потребителей с постоянным расходом природного газа на данном уровне существенно меньше, чем более мелких. Поэтому отечественным заводам-изготовителям необходимо разработать турбодетандеры меньшей единичной мощности, чем они предлагают потребителям в настоящее время.

Оценивая возможности получения значительной электрической мощности путем срабатывания избыточного давления природного газа в турбодетандерах, некоторые авторы умышленно или неосознанно забывают о том, что турбодетандер представляет собой один из типов тепловой машины (расширительной проточной турбины), эффективность использования и мощность которой определяется не только давлением (что имеет место у турбодетандеров, использующих природный газ из магистральных трубопроводов или на ГРС и ГРП), но и начальной абсолютной температурой природного газа перед ней. Однако природный газ, поступающий к конечным потребителям, имеет достаточно низкую температуру, которая в летний период обычно составляет 10 ОС, а в зимний - около 0 ОС. Поэтому с целью повышения мощности турбодетандера требуется подогрев природного газа перед ним. Простой расчет показывает, что при подогреве природного газа на входе турбодетандера до 50 и 100 О С его мощность возрастает лишь на 18,3 и 36,6% соответственно, по сравнению с вариантом, когда эта температура составляет 0 ОС. То есть мощность турбодетандера возрастает не пропорционально затраченной на подогрев природного газа тепловой энергии. Более того, необходимость наличия источников тепла для подогрева природного газа на входе в турбодетандер существенно ограничивает объем его применения, усложняет схему вследствие введения в нее теплообменного оборудования с необходимыми для подачи теплоносителя трубопроводами и насосами.

В литературе различными авторами предлагаются разнообразные источники и схемы для повышения температуры природного газа перед турбодетандером, например, с помощью прямой или обратной сетевой воды тепловой сети, пара из отборов паровой турбины, дымовых газов отопительных или энергетических котлов, использования тепловых насосов и т.д. Но очевидно, что надстройка турбодетандера дополнительными агрегатами, устройствами и механизмами увеличивает стоимость комплектной турбодетандерной установки, усложняет ее эксплуатацию и в существенной степени снижает эффективность ее использования. Все эти обстоятельства отпугивают потенциальных потребителей турбодетандерного оборудования, хотя оно и имеет положительное качество, заключающееся в возможности производства электрической энергии без сжигания дополнительного топлива, а, следовательно, и без выброса продуктов его сгорания и теплового загрязнения окружающей среды.

В случае отсутствия подогрева природного газа перед турбодетандером, наряду с понижением его мощности, использование энергии сжатого природного газа в нем приводит к нежелательному для эксплуатации турбодетандера понижению температуры на выходе из него ниже «точки росы». При этом возникает конденсация паров воды, которая содержится в природном газе, образование жидких пробок, выпадение опасных смолообразных гидратов и другие опасные эффекты в трубопроводах, передающих газ к конечным потребителям. Так, например, расчеты для турбодетандера, параметры которого здесь не приводятся, показали, что при отсутствии подогрева природного газа на входе, температура на выходе из турбодетандера будет составлять -71 ОС. Поэтому с целью уменьшения опасности возникновения этих эффектов целесообразно турбодетандер устанавливать в непосредственной близости от газопотребляющих установок, что не всегда возможно по габаритным соображениям.

Оценка количества тепла, необходимого для подогрева природного газа перед турбодетандером с целью обеспечения конечной температуры за ним, удовлетворяющей правилам эксплуатации, показывает, что оно сопоставимо с получаемой в турбодетандере электрической мощностью. Так, испытания турбодетандера единичной мощностью 5 МВт на ТЭЦ-21 ОАО «Мосэнерго» показали, что для выработки 1 МВт электрической мощности требуется 1,15-1,2 МВт тепловой мощности. Следовательно, утверждения некоторых авторов о том, что использование турбодетандеров позволяет получить электроэнергию практически «из ничего», носят скорее рекламный, чем объективный характер.

В связи с изложенным, одним из условий эффективного применения турбодетандеров на газопотребляющем промышленном объекте является наличие собственного источника тепловой мощности для подогрева природного газа перед турбодетандером. В частности, для этой цели могут быть использованы «тепловые отходы» систем теплоснабжения жилого сектора и предприятий на отопительных котельных. Очевидно, что использование покупной тепловой энергии, цена которой постоянно растет, уменьшает эффективность турбодетандерных установок. Этот вывод относится также и к предложениям об использовании тепловых насосов, стоимость которых в ряде случаев может составлять значительную долю стоимости самого турбодетандера.

Следует также остановиться на некоторых вопросах использования турбодетандеров на отопительных котельных и тепловых электростанциях, на которых потребление природного газа составляет от нескольких десятков до нескольких сотен нм3/ч. Внедрению турбодетандеров на отопительных котельных, в том же числе, препятствует отсутствие специалистов-турбинистов, что требует создания отдельного цеха или подразделения, отсутствие инфраструктуры для передачи избытков производимой электроэнергии в электрическую сеть. Таким образом, внедрению турбодетандерных установок в отопительных котельных должна предшествовать проработка достаточно сложных вопросов. Казалось бы, что эти вопросы решены на крупных тепловых электростанциях, имеющих необходимые кадры и инфраструктуру, но и у их владельцев отсутствует заинтересованность во внедрении турбодетандеров, поскольку генерируемая ими электрическая мощность составляет обычно менее 1% от установленной на тепловой электростанции мощности.

Остается надеяться, что принятый сравнительно недавно Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности...» создаст необходимые предпосылки для широкого использования энерго- и ресурсосберегающих технологий и будет способствовать внедрению турбодетандеров на газопотребляющих предприятиях различного назначения, мощности и собственности.

www.combienergy.ru

Детандеры и турбодетандеры

Применение специальных расширительных машин – детандеров, где происходит адиабатное расширение газа с отдачей внешней работы на вал машины, позволяет получить значительно большее охлаждение, чем при дросселировании газов, при этом, используется и дополнительная работа возвратной части энергии обрабатываемого потока газа.

Работа расширительной машины – детандера оценивается величиной температуры газа на выходе потока и развиваемой мощностью на его валу.

В качестве расширительных машин с успехом применяются:

  1. Поршневые детандеры для установок высокого давления с небольшой холодопроизводительностью.
  2. Турбодетандеры радиального центростремительного типа для установок со значительной холодопроизводительностью и большим расходом газа среднего и высокого давления.
  3. Винтовые детандеры для установок, работающих на неочищенных газах с высоким содержанием частиц жидкой фазы.

Поршневые детандеры

Расширительные поршневые машины используются на рабочих интервалах давлений от 35 до 210 кг/см2 на входе и до 7-2 кг/см2 на выходе. Одноцилиндровые детандеры обычно имеют производительность до 30 м3/мин, с к.п.д. более 80% при числе оборотов коленчатого вала до 500 об/мин. В качестве холодильного агента предпочтительно применять продукты, отходы или полуфабрикаты данного производства, в частности пропан-бутановые смеси.

Для температур кипения в пределах минус 10°С — минус 40°С рекомендуется применять газовые смеси типа пропан-пропилен. Адиабатическое расширение многокомпонентной углеводородной смеси сопровождается внутренним теплообменом между компонентами, в результате чего температура и теплосодержание определяются как средние величины отдельных компонентов, а внешняя работа определяется как сумма работ отдельных ее компонентов по диаграммам состояния.

Работа расширения смеси сопровождается выпадением жидкой фазы и характеризуется выделением дополнительного тепла конденсации и растворения газов в жидкости. Выделение жидкости интенсивно происходит при изобарическом охлаждении смеси в теплообменниках – конденсаторах.

Турбодетандеры

За рубежом имеется опыт работы газобензиновых заводов (ГБЗ) с турбодетандерными установками в качестве источников холода.

Особенностью работы таких установок является выпадение жидкой фазы в процессе расширения газа. Сжижение газа в турбодетандере значительно повышает эффективность установок для сжижения таких газов, как метан и др.

Современные рабочие циклы сжижения газов, как известно, основаны на использовании более высоких давлений, чем в обычных схемах. Это существенно улучшает технологичность схем, и расширительные машины выполняют здесь не только функции по производству холода и использованию возвратной части энергии, но и функции осушительной установки. При этом поток газа охлаждается менее чем на 20-25%, но зато газ после детандера содержит более чем наполовину жидкую фазу.

Мощность детандерных агрегатов зависит от фактически используемого перепада давления, скорости потока газа и расхода газа. Эти величины определяют габариты и рабочие характеристики расширительно-осушительных установок.

Заводы по сжижению углеводородных газов (метан-этановой фракции) применяют преимущественно высокопроизводительные, малогабаритные одноступенчатые реактивные турбодетандеры с турбокомпрессором на одном валу. При числе оборотов в минуту 60000 и более, они имеют высокий к.п.д., используя высокие скорости газовых потоков.

Однако в заводской практике имеет место и применение осевых турбодетандеров активного типа в одно- и многоступенчатом исполнении. Обычно турбодетандеры комплектуются вместе с турбинным компрессором без редуктора. Турбокомпрессор использует часть энергии, сжимая газ до заданной степени, и поглощает развиваемую детандером мощность с минимальными потерями. Иногда развиваемая детандером мощность поглощается электрогенератором, а иногда для упрощения систем используют обычные тормозные устройства.

Объемная скорость перерабатываемого газа регулируется в турбодетандере реактивного типа соплами переменного сечения, что наиболее эффективно обеспечивает гибкость режима работы при сохранении достаточно высокого к.п.д.

Следует иметь в виду, что турбодетандеры реактивного типа с радиальным расположением лопаток, направляющие поток газа от периферии к центру колеса, совершенно непригодны для проведения процессов расширения газа с образованием жидкой фазы. Колесо турбодетандерв в этом случае отбрасывает капли жидкости на стенки статора и заставляет выделившуюся жидкость рециркулировать, снижая производительность агрегата и вызывая явления эрозии на ободе колеса и на поверхности сопел.

Практикой установлено, что процессы расширения газа с такой рециркуляцией требуют установки на входе в турбодетандер достаточно тонкого фильтра или просто сепаратора для отделения механических примесей в виде твердых пылеватых металлических и льдистых частиц. Это увеличивает срок безаварийной службы турбогенератора.

В осевых турбодетандерах частицы твердых примесей и капельная жидкость проходят через проточную часть машины и лопатки колеса без рециркуляции, но при этом процесс расширения насыщенного газа протекает со значительным понижением к.п.д. машины.

Турбодетандеры небольших габаритов изготавливаются на значительную пропускную способность по газу.

Основные требования к турбодетандерам

  1. Надежность и высокая прочность радиальных и упорных подшипников, способных выдерживать значительные перегрузки и вибрации вала из-за осаждения на роторе льда (2-3 г льда при n = 25000 об/мин дает радиальную нагрузку до 1,0 т).
  2. Надежная работа системы смазки и выбор масел, пригодных для работы при низких температурах.
  3. Специальные методы монтажа обвязки трубопроводов турбодетандера, предупреждающие деформации трубопроводов и установки в целом (компенсация температурных напряжений).
  4. Надежность системы очистки газа от попадания во внутрь детандера и компрессора твердых частиц в виде окалин и порошка сернистого железа от металла сварочных швов трубопроводов и т. д.
  5. Надежная система очистки газа от h3O и С02 с удалением тяжелых углеводородов в цикле расширения газа.

При монтаже аппаратов и трубопроводов, в связи с возникновением значительных усилий в результате изменения размеров деталей из-за разницы температур необходимо учитывать следующее:

  • Монтаж горизонтальных аппаратов производят с закреплением только одной стороны, оставляя другую для свободного движения на скользящей опоре;
  • Теплообменные аппараты должны иметь плавающие фланцы трубной системы;
  • Трубопроводы снабжаются П-образными или лирообразными компенсаторами;
  • Тепловая изоляция трубопроводов и оборудования выполняется со скользящими стенками и оставлением свободных зазоров для их перемещения без нарушения теплоизоляционных покрытий.

Источник: «Производство и использование сжиженных газов за рубежом (Обзор зарубежной литературы)» (Москва, ВНИИОЭНГ, 1974)

lngas.ru

ПОИСК

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

    Турбодетандеры Назначение и принцип действия [c.146]

    Воздух нельзя превратить в жидкость при атмосферном давлении, так как критические температуры N2 и О2 соответственно равны —147 и —119°С, по-, этому для сжижения требуется сильное охлаждение. Его достигают, заставляя сжатый воздух совершать работу в адиабатических условиях (без теплообмена с окружающей средой) и, в заключительном этапе, дросселированием — расширением при выходе иэ узкого отверстия. Прн дросселировании происходит охлаждение в результате работы против действия межмолекулярных пан-дер-вааль-совых сил. Для сжижения воздуха применяют различные установки, действие которых основано на указанных принципах. Используют и турбодетандер П. Л. Капицы — машину, которая работает при сравнительно небольших давлениях и отличается высоким к. п. д. [c.393]

    Эффективной установкой получения холода является турбодетандерный агрегат [13]. Ох.лаждение газа в ТДА достигается организацией процесса расширения газа, протекающего через ТДА, с совершением внешней работы. В результате происходит снижение давления и температуры газа. На рис. 2.20 схематично показано меридиональное сечение проточной части турбодетандера. В ступени турбодетандера элементами, в которых преобразуется энергия газа, являются неподвижный сопловый аппарат / с сопловыми лопатками 2 и вращающееся колесо 4 с рабочими лопатками 3- Развертка на плоскости цилиндрического сечения лопаточных аппаратов турбодетандера показана на рис. 2.21. Там же отмечены характерные скорости газа и силы, возникающие в результате взаимодействия газа с рабочими лопатками колеса. Вращающаяся часть турбодетандера, состоящая из колеса с лопатками и вала с подшипниками, называется ротором, а неподвижная часть — корпус, сопловый аппарат и другие детали — статором. Принцип действия турбодетандера состоит в следующем. Газ со скоростью Vo поступает в межлопаточные каналы соплового аппарата и расширяет- [c.40]

    По принципу действия детандеры делятся на поршневые и турбодетандеры известны также шестерен- [c.262]

    У идеального газа при адиабатическом расширении без совершения внешней работы температура изменяться не должна, но у реального газа при его расширении преодолевается взаимное притяжение соседних молекул, возникающее вследствие действия межмолекулярных сил. На это затрачивается внутренняя энергия газа, и в результате происходит охлаждение это эффект Джоуля — Томсона. Так как отклонение газов от идеального состояния тем значительнее, чем больше давление и ниже температура, то и охлаждение тем сильнее, чем больше разность давлений (до и после расширения) и ниже температура. Однако снижение температуры относительно невелико (0,1—0,3°С на каждую атмосферу снижаемого давления). Значительно бЬль-шее охлаждение достигается при расширении с совершением внешней работы в специальных машинах-детандерах. Охлаждение происходит почти исключительно за счет совершения работы и лишь в небольшой степени за счет дросселирования. В массивных поршневых детандерах, работающих подобно паровым машинам, вследствие их низкого коэффициента полезного действия приходится сжимать воздух до давления 2-10 н/м . В 1938 г. академик П. Л. Капица разработал конструкцию компактного турбодетандера, который работает по принципу реактивной паровой турбины с высокой производительностью и с к. п. д. до 0,83, что позволило снизить начальное давление ежа- [c.217]

    Итак, принцип действия турбодетандера заключается в осуществлении процесса расширения газа с совершением внешней работы путем полного или частичного преобразования энергии сжатого газа в кинетическую энергию в направляющем (сопловом) аппарате и последующего преобразования энергии газа в механическую работу во вращающемся рабочем колесе. Этот процесс сопровождается понижением энтальпии газа, т.е. получением холода и передачей внешнему потребителю механической энергии. [c.129]

    Принцип действия ЭГД-К и ЭГД-Д основан на вязкостном взаимодействии униполярного заряженного потока с сильным электрическим полем. Униполярная зарядка производится с помощью холодного коронного разряда . При расширении газа в ЭГД-Д нейтральный поток совершает работу по переносу зарядов против сил электрического ЭГД-К ЭГД-Д поля. В результате процесс расширения в ЭГД-Д аналогичен процессу расширения в турбодетандере с совершением внешней работы. Произведенная в ЭГД-Д работа отводится в виде электрической энергии высокого потенциала. [c.353]

    При беглом рассмотрении современной техники глубокого охлаждения поражает отставание аппаратурной части (ректификационные колонны) установок глубокого охлаждения от машинной (турбодетандеры, турбокомпрессоры). Внедрение в технику глубокого охлаждения турбодетандеров привело к тому, что ныне проектируются и строятся громадные по своей производительности установки на низкое давление (5—6 ат), а между тем ректификационная колонна за все это время не претерпела значительных изменений и ныне является громоздким и мало эффективным аппаратом, что приводит к громадным размерам подобных колонн, а тем самым к большим потерям холода в окружающую среду . Интенсификация процесса ректификации — основная задача техники глубокого охлаждения, имеющая громадное значение также для криптоно-ксеноновой технологии. В этой связи следует отметить крайне интересную работу известного американского инженера Подбильняка, который разработал оригинальную и исключительно эффективную ректификационную колонну центробежного действия. Подбильняк применил свою колонну для ректификации нефтяных погонов и добился поразительных результатов. Вполне естественна мысль о необходимости разработать на подобном принципе колонну для ректификации жидкого воздуха успешное решение подобной задачи составило бы новую эпоху в развитии техники глубокого охлаждения. [c.100]

    Назначение и принцип действия. Принцип действия турбодетандера состоит в преобразовании части энергии потока газа в работу, снимаемую с вала детандера при этом расширяющийся газ охлаждается. [c.163]

Смотреть страницы где упоминается термин Турбодетандер принцип действия: [c.264]    [c.175]    [c.306]    [c.175]    [c.393]    Разделение воздуха методом глубокого охлаждения Том 2 (1964) -- [ c.175 , c.233 ]

Турбодетандер

© 2019 chem21.info Реклама на сайте

www.chem21.info

Турбодетандеры Rotoflow – непрерывный источник чистой энергии

Детандер (с французского détendre переводится как «ослаблять») является устройством, с помощью которого дополнительно снижают температуру газа. В современном исполнении детандер представляет собой газовую турбину, работающую на перепаде газового давления. В его рабочий комплект, помимо расширительной турбины, входят насосы, компрессоры и генераторы.

Принцип действия и устройство турбодетандера

Принцип работы агрегата заключается в том, что подаваемый в турбодетандер Rotoflow технологический газ через специальный направляющее устройство попадает на лопаточную турбину агрегата и вращает ее. В результате этого процесса газ снижает свою температуру и вырабатывает механическую энергию вращения, которую используют для привода генератора или компрессора. Отработанный газ выпускается через выходной диффузор.

Турбодетандер относится к агрегатам непрерывного действия и не нуждается в электроэнергии. Конструктивно они бывают осевыми, центробежными или центростремительными. Турбодетандер состоит из полностью герметичного корпуса; лопаточного ротора; аппарата с регулируемыми соплами; направляющего устройства, оборудованного поворотными механизмами.

В зависимости от степени расширения технологического газа турбодетандеры подразделяются на активные и реактивные агрегаты. В зависимости от того, сколько ступеней имеется в агрегате, они подразделяются на одноступенчатые и многоступенчатые.

Где используются турбодетандеры

Турбодетандеры используются для обработки технологического газа в промышленных установках различного предназначения. Кроме того, их используют для разделения газовых смесей на составные компоненты и в различных производственных схемах для сжижения газа. Благодаря своей способности вырабатывать механическую энергию вращения и электрическую энергию, они нашли широкое применение в различных промышленных отраслях. Основным условием, ограничивающим их применение, является непрерывное поступление газового или парового потока, в точные временные промежутки.

Турбодетандеры Rotoflow, предлагаемые компанией DMLieferant нашли широкое применение на заводах по производству сжиженного природного газа, очистных сооружениях для очистки и сжижения газов, в трубопроводных газотранспортных системах, в нефтехимических производствах для:

  • охлаждения природного углеводородного газа и удаления из него газоконденсата;
  • получения сухого топливного газа и контроля его теплопроводной способности;
  • переработки газоконденсата, обработки остаточной газовой смеси;
  • снижения газового давления в трубопроводе;
  • очистки аммиака, азота, водорода;
  • понижения давления в трубопроводах различного диаметра;
  • производства геотермальной энергии и утилизации отработанного тепла.

Материалы рубрики «Промо» публикуются на правах рекламы.

wroom.ru


Смотрите также