Aušinimas skysčiais

Aušinimas Aušinimu vadinamas toks procesas, kai medžiagos temperatūra mažinama ne daugiau kaip iki aplinkos temperatūros. Medžiagos aušinamos skysčiais, garais, dujomis. Iki 30oC medžiagos dažniausiai aušinamos aplinkos vandeniu ir oru. Vanduo, kaip aušinantysis agentas, yra geresnis už orą, nes jo didesnė šiluminė talpa, didesnis jo šilumos atidavimo koeficientas; be to, juo medžiagas galima ataušinti iki žemesnės temperatūros. Medžiagoms aušinti vanduo imamas iš natūralių vandens telkinių: upių, ežerų, tvenkinių ir kt. Rajonuose, kur trūksta vandens, įšilęs aušintuve vanduo neišmetamas, bet leidžiamas į specialius aušinimo aparatus (baseinus, bokštus), o iš jų vėl grąžinamas į aušintuvą. Temperatūra, iki kurios galima ataušinti medžiagas, priklauso nuo aušinančiojo vandens temperatūros, o ji priklauso nuo vandens šaltinio temperatūros ir atmosferos sąlygų. Pavyzdžiui, upių, ežerų, tvenkinių vandens temperatūra būna 4, ..., 25oC, artezinių gręžinių 8, ..., 15oC, aušinimo bokštų vandens 30oC (vasarą). Kad mažiau iš aušinančiojo vandens ant aušinimo paviršiaus nusėstų druskų, iš aušintuvo ištekančio vandens temperatūra turi būti ne aukštesnė kaip 40, ..., 50oC. Kai medžiagos temperatūra yra aukštesnė už aušinančiojo agento virimo temperatūrą, tai, jai vėstant, išgaruos dalis aušinančiojo agento. Toks aušinimo procesas vadinamas garinamuoju aušinimu. Jo metu reikia mažiau aušinančiojo agento. Nors šiluminė aplinkos oro talpa maža ir mažas šilumos atidavimo koeficientas, bet jis gana dažnai naudojamas aušintuvuose, ypač ten, kur vanduo arba kiti skysčiai gali užšalti. Be to, oras dažniausiai naudojamas laistomuosiuose aušintuvuose. Norint padidinti šilumos atidavimo koeficientą, aušintuvuose didinamas oro greitis ir iš oro pusės aušinimo paviršiai daromi ne lygūs, o briaunoti. Kiekvienas šildytuvas yra šildančiojo agento aušintuvas. Kondensacija Jei aušinamoji medžiaga yra garai, o aušinančiojo agento temperatūra t ñ100oC, giliojo šaldymo ñ ñ20oC, dažniausiai buvo vartojamas dichlormetanas ir freonas Rñ11 (CCl3F). Dabar vietoj dichlormetano vartojamas freonas Rñ113 (C2Cl3F3). Esant žemesnei garavimo temperatūrai ñ iki ñ 80oC, vartojamas freonas Rñ12. Tarpiniam agentui keliami tokie reikalavimai: 1) turi būti maža užšalimo temperatūra ir nedidelė klampa esant žemai temperatūrai; 2) turi būti didelė savitoji jo šiluma, didelis šilumos laidumo koeficientas ir didelis šilumos atidavimo koeficientas; 3) jis turi būti nedegus, nesprogus ir nenuodingas; 4) turi neveikti metalų. Kaip tarpiniai agentai, dažniausia vartojami NaCl, MgCl2, CaCl2 vandeniniai tirpalai. Mašininis absorbcinis šaldymas. Taikant šį būdą, šaldymo poveikiui gauti naudojama šiluminė energija. Absorbcinės šaldymo mašinos schema: joje darbo agentu dažniausiai vartojamas vandeninis amoniako tirpalas. Generatoriuje šildomas tirpalas, kuriame yra lengvai garuojančio komponento (amoniako). Garai, susidarę daugiausia iš lakiojo komponento, patenka į kondensatorių. Kondensatas, tekėdamas pro ventilį, droseliuojasi ir patenka į garintuvą. Čia, absorbuodamas šaldomosios medžiagos arba tarpinio šaldančiojo agento šilumą, vėl garuoja ir patenka į aušinamą indą 5 ñ absorberį, kur vėl ištirpsta iš generatoriaus atitekančiame mažos koncentracijos tirpale. Jam tirpstant išsiskirianti šiluma pašalinama aušinant absorbentą. Absorberyje susidarantis koncentruotas tirpalas siurbliu pro šilumokaitį, šildomą iš generatoriaus tekančiu į absorberį mažos koncentracijos tirpalu (jo kiekis reguliuojamas ventiliu 7), vėl grąžinamas į generatorių. Siurblio sunaudojamos mechaninės energijos galima nepaisyti, nes ji labai maža. Esant tai pačiai temperatūrai, kompresorinių mašinų šaldymo koeficientas visada didesnis už absorbcinių mašinų šaldymo koeficientą. Mašininis ežektorinis šaldymas. Absorbcinės šaldymo mašinos schema: generatorius; kondensatorius; droselinis ventilis; garintuvas; absorberis; siurblys; ventilis; šilumokaitis. Ežektorinės šaldymo mašinos schema: ežektorius; kondensatorius; reguliavimo ventilis; 4,6 ñ tiekimo ir recirkuliacijos siurbliai; šilumokaitis; garintuvas; katilas. Čia šaldančiuoju agentu vartojamas vanduo. Iš katilo 0,3ñ 0,6 MPa slėgio garai, tekėdami ežektoriumi, garintuve sudaro vakuumą. Ežektoriaus siurbiami iš garintuvo garai ežektoriuje maišosi su tekančių garų srove, ir jo difuzoriuje suslegiami iki tokio slėgio, koks yra kondensatoriuje, t.y. iki 30ñ40 mm Hg. Tokio slėgio garai, aušinami vandeniu, kondensuojasi kondensatoriuje. Iš čia dalis kondensato pro reguliavimo ventilį patenka į garintuvą, o kita jo dalis siurbliu tiekiama į garų katilą. Šaltis gaunamas garuojant kondensatui garintuve. Jis gali būti perduodamas tiesiog per garintuvo sieneles šaldomajai medžiagai, o jeigu šaldomajai medžiagai yra įrengtas specialus šilumokaitis, tarpiniam šaldančiajam agentui, kuris šiuo šilumokaičiu cirkuliuoja, transportuojamas siurblio. Vartoti vandenį šaldančiuoju agentu ežektorinėse šaldymo mašinose yra naudinga, nes jo garavimo šiluma beveik du kartus didesnė negu amoniako. Tačiau vandens labai mažas garavimo slėgis ir gana didelis savitasis garų tūris, todėl jis visiškai netinkamas darbo agentas kompresorinėms mašinoms. Ežektorinėms mašinoms šie jo trūkumai neturi esminės reikšmės. Ežektorinės šaldymo mašinos pirmiausia naudotinos ten, kur yra gana didelė garinimo temperatūra (iki +10°C), nes tada jos būna ekonomiškesnės už absorbcines mašinas. Svarbiausias ežektorinių šaldymo mašinų trūkumas yra tas, kad sunku reguliuoti jų darbą, nes ežektorius veiksmingai dirba tik būdamas maksimaliai apkrautas. Todėl ten, kur reikia reguliuoti našumą, įrengiamas ne vienas, bet keletas lygiagrečiai dirbančių ežektorių, kad prireikus būtų galima kiekvieną iš jų įjungti arba išjungti. Gilusis šaldymas Bendrieji duomenys. Technikoje atskiriamos iš mišinių dujos dažniausiai yra skystinamos. Tačiau dėl aukštos šaldančiųjų agentų virimo temperatūros, saikingai šaldant, negalima pasiekti tų dujų skystėjimo temperatūros. Garavimo temperatūrą galima sumažinti iki reikiamos žemiausios temperatūros sumažinus garintuve slėgį. Tačiau, sudarius mažą slėgį, labai sunkiai ir nepatikimai veikia kompresoriai; be to, gali užšalti saikingajam šaldymui vartojami šaldantieji agentai ir sunku palaikyti aparatūros sandarumą. Todėl saikingojo šaldymo metodai giliajam šaldymui netinka. Dujų išskyrimas iš jų mišinių ir jų suskystinimas termodinamikos požiūriu yra atvirkštiniai procesai, kurie vyksta mažėjant entropijai. Kadangi izoliuotos sistemos entropija savaime mažėti negali, tai šiems procesams įvykdyti reikia išeikvoti energijos, atlikti darbą. Giliojo šaldymo ciklas, pagrįstas skysčių garavimu žemoje temperatūroje (kaskadinis ciklas). Norint gauti žemą temperatūrą viename įrenginyje, vartojami keli šaldantieji agentai: kiekvienas aukštesnės virimo temperatūros agentas, garuodamas garintuve, atima šilumą iš besikondensuojančio kito šaldančiojo agento, kurio virimo temperatūra žemesnė. Taigi, skystėjant antrajam agentui, susidaro daug žemesnė temperatūra, negu skystėjant pirmajam. Parinkus tam tikrus agentus, galima gauti žemą (iki 63 K) temperatūrą. Tokia šaldymo sistema vadinama kaskadine, o pats ciklas - kaskadiniu. Kaskadinio šaldymo schema. Pirmosios kaskados šaldantysis agentas yra amoniakas, antrosios -etilenas, trečiosios - etanas, ketvirtosios - azotas. Kiekvienos kaskados kompresoriuje suslėgti agento garai kondensuojasi kondensatoriuose; čia juos aušina garuojantis garintuve kitos kaskados agentas. Iš visų dujų skystinimo būdą kaskadiniame įrenginyje dujoms suskystinti sunaudojama mažiausiai energijos. Tačiau dėl įrenginio sudėtingumo ir šaldančiųjų agentų įvairumo kaskadinis dujų skystinimas nepaplito pramonėje. Norint atlikti gilųjį šaldymą, vartojami aukšto slėgio vienkartinio droseliavimo, dvigubo droseliavimo bei Klodo ir Heilando ciklais grįsti šaldymo įrenginiai. Kaskadinio šaldymo schema: garintuvas; kompresorius; kondensatorius; droselinis ventilis Aukšto slėgio vienkartinio droseliavimo giliojo šaldymo įrenginys: izotermiškai suslėgtos kompresoriuje nuo p1 iki p2 dujos (procesas 1'ñ2') patenka į šilumokaitį . Čia jas šaldo iš suskystintų dujų surinkimo indo tekančios dar nesuskystėjusios šaltos dujos. Šis šaldymo procesas 2ñ3ñ izobarinis. Tekėdamos pro ventilį, dujos droseliuojasi. Vyksta izoentalpinis procesas 3'ñ 4'. Dujų dalis x virsta skysčiu ir renkasi inde, kita dujų dalis (1ñx}, tekėdama aušintuvu, įšyla nuo T2 iki T1 temperatūros (esant pastoviam slėgiui): procesas 5'ñ1'. Pažymėkime suskystintų dujų entalpiją io kJ/kg, iš kompresoriaus į šilumokaitį įtekančių dujų entalpiją i2, o į kompresorių įsiurbiamų dujų entalpiją i1. Aukšto slėgio vienkartinio droseliavimo giliojo šaldymo įrenginys: kompresorius; šilumokaitis; droseliavimo ventilis; suskystintų dujų indas. Šio įrenginio šaldymo našumas priklauso nuo i1 ir i2 skirtumo, kuris didėja didinant suslėgtų dujų slėgį p2. Šio tipo oru aušinamuose giliojo šaldymo įrenginiuose slėgis būna iki 20,0 MPa. Tačiau, slegiant dujas iki aukštų slėgių, sunaudojama daug energijos; be to, yra mažas šio ciklo šaldymo koeficientas. Siekiant padidinti šaldymo efektyvumą, buvo sukurti patobulinti giliojo šaldymo ciklai, turintys papildomą aušinimą bei dvigubą droseliavimą. Giliojo šaldymo ciklų palyginimas. Palyginus nagrinėtų ciklų techninius rodiklius, nustatyta, kad ekonomiškiausias ciklas orui bei deguoniui skystinti yra aukšto slėgio (iki 20,0 MPa) Heilandto ciklas. Didelio našumo giliojo šaldymo įrenginiams tinkamiausias vienkartinio droseliavimo ciklas, turintis papildomą šaldymą amoniaku. Mažo našumo (

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!