6. UKAPLJIVANJE PLINOVA Ukajivanje inova čije je vreište daeko niže od teerature okoine, njiovo uskadištenje na niski teeraturaa, kao i radvajanje inski sjesa od veikog je nanstvenog i teničkog načenja. Ukajivanje inova i sjesa, ože se satrati jedno od najvažniji grana tenike niski teeratura. Da bi se in ogao ukajiti, treba u sniiti tak i teeraturu isod kritični vrijednosti, jer tek tu inovita i kajevita faa ogu usoredno ostojati. Za rak je kritična teeratura T K, 6 K (-,6 o C), dok je kritični tak K 8 bar. Za vodik je kritična teeratura T K, 8 K (-9,97 o C), a etien TK 8, 7 K (9, o C), a eij T, 9 K (-67,96 o C). K 6.. UKAPLJIVANJE PLINOVA KASKADNIM HLAĐENJEM Ukajivanje je oguće rovesti ooću kaskadni rasadni uređaja, ri čeu a radne tvari doae u obir one s ovojni kritični teeraturaa. Rasadna voda L L L Predoađeni rak Aonijak Etien Kisik Q +L +L +L Q +L +L Q +L Q Ukajeni rak S. 6.. Ukajivanje inova kaskadni ađenje 6.. UKAPLJIVANJE PREMA LINDEU Lindeov ostuak ukajivanja teeji se na Joue - Tosonovo rigušno efektu. Ako ideani in rigušujeo od nekog višeg taka na tak, njegova se teeratura ne ijenja. Reani inovi se tako vadaju sao ri niži takovia, dok se ri viši takovia njiova teeratura više ii anje ijenja. ΔT T T Kao rigušni efekt onačujeo ojer. Kod neki je inova on negativan, tj. Δ rigušivanje se inu sanjuje teeratura (nr. rak, CO ), dok je kod drugi oitivan, a rigušivanje inu teeratura raste (vodik). Kod svakog ina ostoji teeratura inverije
kod koje rigušni efekt ijenja rednak. Što je niža kritična teeratura neke tvari, to je niža i njena teeratura inverije. Tab. 6.. Kritične teerature i teerature inverije a neke tvari Tvar T K T inv T inv / T K Zrak,6 76, 7 H,8 6 He,9 7, Žeio i rigušivanje ostići oađivanje, trebao bi vodik najrije nekako oaditi isod K, dok je kod raka već teeratura okoine daeko isod teerature inverije. Prigušivanje ri teeraturi okoine vodik i eij će se ugrijati, dok će se rak oaditi. Ovu je ojavu sretno iskoristio Linde kod svojeg uređaja a ukajivanje raka. 6... JEDNOSTAVNI UREĐAJ ZA UKAPLJIVANJE PLINOVA PO LINDEU ioirani rekuerator P bar ioterni koresor L Rekuerator Ioirana osuda `` PV ` Koresor [kg/kg] `` rigušni venti iac a otakanje ` T T konst konst ` `` a a` a`` K ukajeni rak ` `` bar s S. 6.. Jednostavni uređaj a ukajivanje inova o Lindeu (skica uređaja, seatski rika i T, s - dijagra rocesa) Koresor siše rak vanjskog stanja i koriira ga ioterno (koresor je ađen vodo). tak se kreće od do bar. U ustajeno se stanju tačni rak stanja odvodi u rekuerator gdje se u rotustruji adi rigušeni rako koji iai i rekueratora. Isred
rigušnog ventia stanje tačnog raka je, dok je ia rigušnog ventia stanje raka. Točka ada u asićeno odručje, a se ože radvojiti na aru '' i vreu kajevinu ' koju je oguće otustiti ooću ica a otakanje. Cijei uređaj ora biti dobro ioiran. Nastoji se da iani rak ia teeraturu či bižu teeraturi okoine, tj. teeraturi uanog raka. Ijednačenje ovi dviju teeratura ože se ostići sao kod beskonačno veike ovršine rekueratora. U svi drugi sučajevia biti će oožaj točke u T, s - dijagrau niže od točke. -: ioterna koresija. Koresor siše rak okonog stanja i T i koriira ga na bar ioterno (u ađenje koresora rasadno vodo). sa stanje rak uai u rotustrujni ijenjivač toine. -: ađenje raka ri konst. Proasko kro ijenjivač, teeratura raka se sniuje. U ustajeno ogonu isred rigušnog ventia je stanje. Projena stanja -: je rigušivanje od na ri konst. Pri bar rak se dijei na vreu kajevinu ' i aru ''. Preko ica se ože otočiti vrei kajeviti rak stanja '. Suoasićena ara stanja '' vraća se rekuerator i suži a otađivanje raka koji doai i koresora. I rekueratora se taj rak odvodi sa stanje. Na očetku rada nea ukajivanja. Pri uštanju uređaja u ogon rigušit će se rak stanja u rigušno ventiu kod konstantne entaije na stanje a (isred rigušnog ventia je stanje raka, jer ga nea što oaditi do stanja ). Sa stanje a sav se rak vraća kro rekuerator u koje se agrijava jer reuia na sebe toinu od raka stačenog na tak, koji se rito oadi na stanje. Sada se taj rak ' rigušuje do a'. Prigušeni rak stanja a vraća se kro rekuerator gdje se novonadoši rak adi do ''. To se nastavja dok god se ne ostigne stanje. U ustajeno se stanju isred rigušnog ventia usostavja stanje a ia, dok se i uređaja nerekidno otače kg kajevitog raka a svaki kiogra koriiranog raka stanja. (-) kg kg rekuerator kg vrea kajevina kod taka bar S. 6.. Toinska bianca rekueratora a jednostavni uređaj Predađivanje tačnog raka to je boje što se boje iskoristi niska teeratura rigušenog raka. Zato se nastoji da se do gornjeg kraja rekueratora teeratura T što više ijednači s T, tj. da se ostigne T T T. Za to je otrebna vro veika ovršina ijenjivača. U to, najovojnije sučaju, odait će rigušeni rak i ijenjivača sa stanje okoine, a je. U svako drugo sučaju biti će stanje isod točke na iobari bar i <.
Kad je aarat tako dobro ioiran da se ijena toine s okoino ože aneariti, vrijedi bianca ( ) ' + Odate sijedi iscrak kajevitog raka a savršeno dobro ioiran aarat (nak jednakosti vrijedi kad je ', a < kad je <. Naivnik u gornje irau je riično veik broj. Konačni se iscrak raka ože dobiti sao onda ako je brojnik ( ) >. rito se i odnose na takove i, ai na teeraturi okoine T T T. Iscrak raka ne ovisi o stanjia i, već ovisi o entaiji ' vreog kajevitog raka taka bar. Sučaj nesavršene ioacije (- ) kg kg rekuerator kg ' S. 8 Toinska bianca rekueratora a jednostavni uređaj i sučaj nesavršene ioacije U rekuerator rodire toina [kj/kg] tačnog raka, a je bianca ( ) + ' + ' ' ' Iscrak tekućeg raka nesavršeno ioiranog aarata je tada Ako je dotok toine odjednako veik kao raika entaija ( ) ri teeraturi okoine, ora narava atajiti. Zato je otrebno obratiti veiku ažnju na toinsku ioaciju.
Na sjedećoj je sici rikaan roces u T, -dijagrau. Entaija određena je okoni stanje, dok ože varirati, ovisno u konačno taku. Kod viši takova ada točka više uijevo a je veća raika entaija ( ), čie se ovećava iscrak raka. Međuti ovećanje taka ia granice, jer se dostianje inverijskog taka raika entaija ( ) očinje sanjivati. S. 6.. Proces ukajivanja raka Lindeovi ostuko u, T -dijagrau Secifični otrošak rada o kg odtočenog ukajenog raka je Iako rak ri visoki takovia nije više ideani in, rad a ioternu koresiju od taka na tak iak se ože roračunati rea n RT, a je RT n RT n ( ) ( ) Efektivni je rad ef, ri čeu dobro ivedeni koresori iaju korisnost η, 6. η U tabici 6.. dani su računski odaci a nekoiko takova, ri čeu je rad određen grafički i, s - dijagraa. Tab. 6.. Secifični utrošak rada a raičite konačne takove nakon koresije bar ϑ C [bar] ( ) [kj/kg],9, 8, [kg/kg],7,,9 8 7 6
6... LINDEOV UREĐAJ S JEDNOSTAVNIM OPTOKOM I PREDOHLAĐIVANJEM POMOĆU RASHLADNOG UREĐAJA - kg kg b a R a Gornji dio rekueratora a b - [kg] a b a a - [kg] b b Rasadni uređaj b a ISP R b b Donji dio rekueratora Koresor `` RV ` ` OP Ioirana osuda ` [kg] S. 6.. Lindeov uređaj s jednostavni otoko i redoađivanje ooću rasadnog stroja (skica uređaja i seatski rika) Rekuerator je odijejen na dva dijea. U gornje se dijeu stanje raka ijenja od do a, a u donje dijeu od b do. Stanja a i b se odudaraju ( a b ) jer se stanje raka koji se vraća i rekueratora ne ijenja. Od staja a do odvodi se toina R u gornje dijeu rekueratora. S. 6.6. Proces ukajivanja raka Lindeovi ostuko s jednostavni otoko i redoađivanje ooću rasadnog uređaja u, T -dijagrau 7
Za gornji dio rekueratora ostavja se bianca toine: a ( )( b ) ( ) R kg ( ) kg ( ) kg b kg a S. 6.7. Toinska bianca gornjeg dijea rekueratora U resjeku b-b ora biti teeratura niskotačnog raka niža od teerature oađenog visokotačnog raka, tj. T b Tb (na T, - dijagrau rikaan je krajnji sučaj T b Tb ). Hađenje rasadni uređaje urokuje rojenu stanja tačnog raka od a do b. U isarivaču rasadnog uređaja se od raka redaje radnoj tvari rasadnog uređaja toina a b, rak se adi od T a na T b, a radna tvar isaruje. Teeratura u isarivaču odabire se do oko o C. Niža teeratura nije oravdana jer se faktor ađenja (rasadni nožiac) ε ogoršava. Iscrak tekućeg raka ože se odrediti na teeju toinske biance uređaja + + + gdje je iscrak raka jednostavnog Lindeovog uređaja. Bianca donjeg dijea rekueratora, isod resjeka b-b daje b b b ( ) b + i odate b kg (- ) kg b kg S. 6.8. Toinska bianca donjeg dijea rekueratora 8
Što je veći, veći će biti i iscrak raka. Iscrak će biti to veći što je niža odabrana teeratura T b, jer se tie ovećava ( b b ) b. a sanjuje ( ) Potrošak rada a kg tačnog raka je ovdje sv, ri čeu se uia u obir rad otreban a ioternu koresiju i rad otreban a ogon rasadnog uređaja. sv sv + RT n +. Za kg ukajenog raka, otrošak rada je. ε U raksi se obično rijenjuje dvostruki otok s redoađivanje do o C. 6... LINDEOV UREĐAJ S DVOSTRUKIM OPTOKOM kg, ( )kg, ( )kg kg, CV Koresor VT kg CN Rekuerator Koresor NT ( ) kg ( ) kg, `` PV I PV II `` `` ` PV I PV II Ioirana osuda kg / s OP ` kg S. 6.9. Lindeov uređaj a ukajivanje raka s dvostruki otoko (skica uređaja, seatski rika i T, s - dijagra rocesa) Ciindar visokog taka dobavja kg visokotačnog raka s teeraturo okoine. U ijenjivaču se taj rak adi do stanja. U reguacijsko ventiu RVI rigušuje se sav 9
visokotačni rak na srednji tak, točka u T, - dijagrau. Dio tog raka, i to kg rigušuje se u RVII daje, dok reostai dio ( ) kg ri taku struji natrag u rekuerator, odake ga sa stanje visokotačni ciindar onovno usisava. Pri toe otječe uređaje koičina ( ) kg raka u kružno toku ieđu takova i. U rigušno ventiu RVII se na okoni tak rigušuje kg raka od stanja na stanje. Pri toe se ukajuje kg, a ostatak od ( ) kg vraća se niskotačni vodo rekueratora okoini. Toinska bianca rekueratora a dvostruki otok ( ) + ( ) + odake sijedi + Za veike ovršine ijenjivača ože se ueti T T T a je, odnosno kg ( )kg rekuerator ( - ) kg kg S. 6.. Toinska bianca rekueratora a dvostruki otok Prea toe je + Iraženo ooću iscrka jednostreenog uređaja to je + ( ) ii + ( ) Može se vidjeti da se dvostruki otoko iscrak ože ovisiti. Iscrak je to veći što je veći otočni tok ( ) i što je veća raika ( ). Budući se ( ) i ( ) ne ogu o voji i neovisno ijenjati, otrebna su osežna istraživanja da se nađu najovojnije ogonske granice.
Pri ocjenjivaju najovojnijeg ogona od bitnog je načenja i rad otreban a koresiju. Sveukuni secifični rad koresora a kg ukajenog ina je RT n + RT n sv, šo se ože reurediti u + ( ) + + ( ) ( ) n n Računska isitivanja okaaa su da je otiaan ogon uređaja a ukajivanje raka kod bar i 8 ako su adani oani uvjeti bar, bar i ϑ o C. Tab. 6.. Iscrak [kg/kg] i secifični rad [kj/kg] o kg ukajenog raka ri Lindeovu dvostruko otoku. bar bar ϑ C [bar] 6 8 [kg/kg] 6, 6,9 7, 8,7 8,99,6 [kg/kg],6,7,,99,6, [kj/kg] 9 secifični rad [kj/kg] je teoretski rad. Praktički otreban rad je veći. Tab. 6.. Vrijednosti a dvostruki otok s redoađivanje do o C bar bar ϑ C [bar] 6 8 ( ) ot [kg/kg],9,7,,7,88 7,7 [kj/kg] 77 6 6 9 ( ) ot je otiani otok. Vrijednosti a rad u rikaani tabicaa vrijede a čisti ioterni rad koresora be gubitaka, te a otuno ijednačenje teeratura u rekueratoru ( T T ). Praktički je secifični rad rea jerenjia gotovo tri uta veći od navedeni vrijednosti, čeu su urok ioterni stuanj djeovanja koresora ( η, 6 ), konačne raike teeratura u rekueratoru, te riiv toine usijed nesavršene ioacije rekueratora. Tako je kao stvarni otrošak rada dvosteenog Lindeovog uređaja s ooćni redoađivanje jerenjia nađeno oko kj/kg ukajenog raka.