Сабж. Ткните носом в ошибки.
Суть метода такова:
имеет многоступенчатый детандер (читай - турбину), расчитаную на перепад давления от 1 атм далеко вниз. За турбиной стоит насос, выкачивающий жидкость в сборник и поднимающий её (жидкости) давление до атмосферного.
Газ проходит через турбину охлаждаясь и сжидаясь и выкачивается насосом. Последний в процессе работы создает необходимый вакуум.
При расширении от 1 бар до нуля газ не сжижится.
ЦитироватьСабж. Ткните носом в ошибки.
Сабж. Пётр Леонидович Капица. 1930е гг. :)
первая попавшаяся ссылка: http://jig.ru/index4.php/2008/03/20/n-i-gelperin-protiv-p-l-kapicy-kislorodnyi-konflikt.html
ЦитироватьИзвестно, что академик П.Л. Капица изобрел в конце 1930-х гг. установку для ожижения воздуха, основанную на принципе турбодетандера. Вместо поршневых машин, работающих при высоком давлении порядка 200 атм, предлагалась турбинная машина, работающая при давлениях порядка 4 атм. Паровые турбины были известны уже давно, в них пуск пара происходил вдоль оси, у Капицы же пуск газа осуществлялся вдоль радиуса турбины, что впервые позволило использовать силу Кориолиса. Лабораторные результаты были очень хорошими: КПД установки достигал 0,7 0,8. «Она примерно в 3 раза дешевле эквивалентной ей установки прежних систем. Ввиду отсутствия высоких давлений, эксплуатация ее проще, безопаснее и экономичнее», писал Капица Молотову 20 апреля 1938 г. Новый способ одобрили академики АН СССР во главе с Г.М. Кржижановским. Сталин назначил Капицу начальником отдельного главка «Главкислород», что по рангу равнялось замнаркома. Капица оставался членом правительства до 17 августа 1946 г., когда был снят с этого поста постановлением правительства, вынесенным на основании работы комиссии, о которой сказано выше.
Комиссия подробно разобрала технико-экономическую сущность изобретения Капицы, чтобы решить, возможно ли технически (с наукой всё было в порядке) и выгодно ли экономически переоснащать нашу промышленность, замещая действующие поршневые установки турбодетандерами. Вывод был отрицательным. Изготовление турбодетандеров для промышленности требовало таких материалов, которых в стране тогда недоставало, нереально было выдержать требующиеся допуски и посадки узлов машины, ротор не выдерживал высоких оборотов, более 20 тысяч в минуту, сделать его массивнее и тем самым прочнее не могли, поскольку при увеличении числа оборотов возникали резонансы, которые мгновенно разрушали ротор. Коэффициент полезного действия цикла работающей машины не достигал 0,8 — значения, при котором эффективность цикла стала бы заметно выше, чем у имеющихся машин. Принцип машины Капицы опередил свое время. В физическом отношении, в лабораторном исполнении удалось сделать прекрасную машину. В инженерно-промышленном отношении ее рано было ставить на поток.
Спасибо, разобрался. Вопрос снят. Тему можно снести.
ЦитироватьТему можно снести.
Э, хитрец какой, ссылку задаром получил, а другим, значит, шиш? Не пойдёт :!: :P
:)
Скажем так, мне категоричное заявление Старого помогло больше.
Захотел возразить, начал писать-считать и тут меня осенило ))
Поделись, чем тебя осенило :) . А то Старый в своей манере тактично умолчал про турбину...
ЦитироватьЦитироватьСабж. Ткните носом в ошибки.
Сабж. Пётр Леонидович Капица. 1930е гг. :)
первая попавшаяся ссылка: http://jig.ru/index4.php/2008/03/20/n-i-gelperin-protiv-p-l-kapicy-kislorodnyi-konflikt.html
ЦитироватьИзвестно, что академик П.Л. Капица изобрел в конце 1930-х гг. установку для ожижения воздуха, основанную на принципе турбодетандера. Вместо поршневых машин, работающих при высоком давлении порядка 200 атм, предлагалась турбинная машина, работающая при давлениях порядка 4 атм. Паровые турбины были известны уже давно, в них пуск пара происходил вдоль оси, у Капицы же пуск газа осуществлялся вдоль радиуса турбины, что впервые позволило использовать силу Кориолиса. Лабораторные результаты были очень хорошими: КПД установки достигал 0,7 0,8. «Она примерно в 3 раза дешевле эквивалентной ей установки прежних систем. Ввиду отсутствия высоких давлений, эксплуатация ее проще, безопаснее и экономичнее», писал Капица Молотову 20 апреля 1938 г. Новый способ одобрили академики АН СССР во главе с Г.М. Кржижановским. Сталин назначил Капицу начальником отдельного главка «Главкислород», что по рангу равнялось замнаркома. Капица оставался членом правительства до 17 августа 1946 г., когда был снят с этого поста постановлением правительства, вынесенным на основании работы комиссии, о которой сказано выше.
Комиссия подробно разобрала технико-экономическую сущность изобретения Капицы, чтобы решить, возможно ли технически (с наукой всё было в порядке) и выгодно ли экономически переоснащать нашу промышленность, замещая действующие поршневые установки турбодетандерами. Вывод был отрицательным. Изготовление турбодетандеров для промышленности требовало таких материалов, которых в стране тогда недоставало, нереально было выдержать требующиеся допуски и посадки узлов машины, ротор не выдерживал высоких оборотов, более 20 тысяч в минуту, сделать его массивнее и тем самым прочнее не могли, поскольку при увеличении числа оборотов возникали резонансы, которые мгновенно разрушали ротор. Коэффициент полезного действия цикла работающей машины не достигал 0,8 — значения, при котором эффективность цикла стала бы заметно выше, чем у имеющихся машин. Принцип машины Капицы опередил свое время. В физическом отношении, в лабораторном исполнении удалось сделать прекрасную машину. В инженерно-промышленном отношении ее рано было ставить на поток.
Вот ещё одна первая попавшаяся ссылка, http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/KAPITZA/KAP_17.HTM :
ЦитироватьУстановка для получения жидкого кислорода уже месяц подвергается испытаниям на заводе: она проработала уже более 500 часов. Производительность ее около 14 литров жидкого кислорода в час при чистоте 98-98,5%. Это прототип будущей передвижной установки. Установка, как она сейчас есть, уже представляет преимущества перед употребляемыми теперь автомобильными передвижными установками, которые при тех же габаритах давали не более 5-7 литров жидкого кислорода.
П. Капица
ЦитироватьСабж. Ткните носом в ошибки.
Суть метода такова:
имеет многоступенчатый детандер (читай - турбину), расчитаную на перепад давления от 1 атм далеко вниз. За турбиной стоит насос, выкачивающий жидкость в сборник и поднимающий её (жидкости) давление до атмосферного.
Газ проходит через турбину охлаждаясь и сжидаясь и выкачивается насосом. Последний в процессе работы создает необходимый вакуум.
Ошибка в отсутствии теплообменника.
Надо вставить теплообменник до детандера, и все заработает.
Для падения температуры в детандере важно не на сколько атмосфер упадет давление, а во сколько раз.
Падение температуры в детандере срабатывающего давление с 5 до 1 атм будет такое же как в детандере срабатывающего с 1 до 0.2.
Минусом метода будет увеличение габаритов установки.
ЦитироватьЦитироватьСабж. Ткните носом в ошибки.
Суть метода такова:
имеет многоступенчатый детандер (читай - турбину), расчитаную на перепад давления от 1 атм далеко вниз. За турбиной стоит насос, выкачивающий жидкость в сборник и поднимающий её (жидкости) давление до атмосферного.
Газ проходит через турбину охлаждаясь и сжидаясь и выкачивается насосом. Последний в процессе работы создает необходимый вакуум.
Ошибка в отсутствии теплообменника. Надо вставить теплообменник до детандера, и все заработает.
Что, без теплообменника никак нельзя?
ЦитироватьДля падения температуры в детандере важно не на сколько атмосфер упадет давление, а во сколько раз.
Падение температуры в детандере срабатывающего давление с 5 до 1 атм будет такое же как в детандере срабатывающего с 1 до 0.2.
Минусом метода будет увеличение габаритов установки.
Ну, поскольку у нас выходное давление условно принимается нулевым, то отношение давлений может быть каким угодно. Или это недопустимое предположение?
Иными словами, что мешает сначала понизить давление с 1 атм до 0,1 атм, вдесятеро, при этом соответственно охладив газ, затем, во втором каскаде, понизить давление с 0,1 до 0,01 атм, охладив газ ещё, и так далее до тех пор, пока газ не сжижится?
ЦитироватьНу, поскольку у нас выходное давление условно принимается нулевым, то отношение давлений может быть каким угодно. Или это недопустимое предположение?
Ну если прооизводительность примем условно нулевой... :roll: :D
ЦитироватьЦитироватьНу, поскольку у нас выходное давление условно принимается нулевым, то отношение давлений может быть каким угодно. Или это недопустимое предположение?
Ну если прооизводительность примем условно нулевой... :roll: :D
А почему нулевой, а не конечно малой? Давление ведь не в бесконечное число раз нужно понижать.
ЦитироватьЦитироватьЦитироватьСабж. Ткните носом в ошибки.
Суть метода такова:
имеет многоступенчатый детандер (читай - турбину), расчитаную на перепад давления от 1 атм далеко вниз. За турбиной стоит насос, выкачивающий жидкость в сборник и поднимающий её (жидкости) давление до атмосферного.
Газ проходит через турбину охлаждаясь и сжидаясь и выкачивается насосом. Последний в процессе работы создает необходимый вакуум.
Ошибка в отсутствии теплообменника. Надо вставить теплообменник до детандера, и все заработает.
Что, без теплообменника никак нельзя?
ЦитироватьДля падения температуры в детандере важно не на сколько атмосфер упадет давление, а во сколько раз.
Падение температуры в детандере срабатывающего давление с 5 до 1 атм будет такое же как в детандере срабатывающего с 1 до 0.2.
Минусом метода будет увеличение габаритов установки.
Ну, поскольку у нас выходное давление условно принимается нулевым, то отношение давлений может быть каким угодно. Или это недопустимое предположение?
Иными словами, что мешает сначала понизить давление с 1 атм до 0,1 атм, вдесятеро, при этом соответственно охладив газ, затем, во втором каскаде, понизить давление с 0,1 до 0,01 атм, охладив газ ещё, и так далее до тех пор, пока газ не сжижится?
Автор в качестве детандера заявил турбину.
КПД турбины процентов 75.
273*0.25=68К минимально возможная температура.
Хоть температура кипения воздуха 78К но это при атмосферном давлении, а при низком упадет и жидкой фазы не будет.
Даже если и будет, эффективность установки будет очень низкой.
При наличии теплообменика сжижение воздуха будет происходить в теплообменике при почти атмосферном давлении.
Его можно легко слить перед детандером.
ЦитироватьХоть температура кипения воздуха 78К но это при атмосферном давлении, а при низком упадет и жидкой фазы не будет.
Именно. С падением давления температура кипения уходит вниз. С техническими средствами конечной эффективности, боюсь, не догнать.
ЦитироватьЦитироватьЦитироватьЦитироватьСабж. Ткните носом в ошибки.
Суть метода такова:
имеет многоступенчатый детандер (читай - турбину), расчитаную на перепад давления от 1 атм далеко вниз. За турбиной стоит насос, выкачивающий жидкость в сборник и поднимающий её (жидкости) давление до атмосферного.
Газ проходит через турбину охлаждаясь и сжидаясь и выкачивается насосом. Последний в процессе работы создает необходимый вакуум.
Ошибка в отсутствии теплообменника. Надо вставить теплообменник до детандера, и все заработает.
Что, без теплообменника никак нельзя?
ЦитироватьДля падения температуры в детандере важно не на сколько атмосфер упадет давление, а во сколько раз.
Падение температуры в детандере срабатывающего давление с 5 до 1 атм будет такое же как в детандере срабатывающего с 1 до 0.2.
Минусом метода будет увеличение габаритов установки.
Ну, поскольку у нас выходное давление условно принимается нулевым, то отношение давлений может быть каким угодно. Или это недопустимое предположение?
Иными словами, что мешает сначала понизить давление с 1 атм до 0,1 атм, вдесятеро, при этом соответственно охладив газ, затем, во втором каскаде, понизить давление с 0,1 до 0,01 атм, охладив газ ещё, и так далее до тех пор, пока газ не сжижится?
Автор в качестве детандера заявил турбину.
КПД турбины процентов 75.
273*0.25=68К минимально возможная температура.
Во-первых, почему надо умножать 273 на 0,25? Один каскад турбины совершенно не обязан в 4 раза понижать температуру, КПД турбины понимается не так.
Во-вторых, никто не мешает поставить два каскада, три, и так далее.
ЦитироватьХоть температура кипения воздуха 78К но это при атмосферном давлении, а при низком упадет и жидкой фазы не будет.
Это другое дело.
ЦитироватьВо-первых, почему надо умножать 273 на 0,25? Один каскад турбины совершенно не обязан в 4 раза понижать температуру, КПД турбины понимается не так.
Я не имел в виду один каскад турбины.
Я считал что газ расширяется до нулевого давления, и каскадов бесконечно много.
Если КПД турбины 100% и газ идеальный, при бесконечном расширении должен получится 0К.
Поскольку КПД не 100% не отобраная энергия останется в виде температуры.
Помоему все логично.
ЦитироватьЦитироватьВо-первых, почему надо умножать 273 на 0,25? Один каскад турбины совершенно не обязан в 4 раза понижать температуру, КПД турбины понимается не так.
Я не имел в виду один каскад турбины.
Я считал что газ расширяется до нулевого давления, и каскадов бесконечно много.
Если КПД турбины 100% и газ идеальный, при бесконечном расширении должен получится 0К.
Поскольку КПД не 100% не отобраная энергия останется в виде температуры.
Помоему все логично.
Если давление ноль, то, по идее, и температура должна быть ноль - ведь давление создаётся ударами молекул, мерой средней кинетической энергии которых как раз и является температура.
КПД турбины отличается от единицы тем, что если теоретически турбина должна давать падение давления в X раз, и при этом падение температуры в Y раз, то на самом деле будет падение температуры в КПД*Y раз. Происходит это, например, из-за неидеальности турбины - компонента вектора скорости струи газа направлена не по касательной к окружности турбины, или не в её плоскости; часть температуры возвращается из-за трения в пограничном слое, ещё часть - приток тепла извне. Но уравнение состояния газа никуда не девается - сколько энергии мы от газа отобрали, настолько температура и понизилась, а в пренебрежение утечками газа давление будет строго соответствовать температуре. То есть, просто понадобятся дополнительные каскады, чтобы скомпенсировать потери.
Теоретически, при использовании соплового аппарата, разгоняющего двухатомный газ до скорости звука, на одном каскаде турбины без учёта потерь температура падает в 1,5 раза, давление в 4,13 раз, правда, в приближении идеального газа, что становится всё менее верным при охлаждении. Плюс потери. Итого, если считать, что каскад снижает температуру в 1,4 раза, то четырёх-пяти каскадов может быть - может быть? - достаточно, чтобы охладить воздух от комнатной температуры до 90 К или даже ниже. Давление при этом упадёт примерно на 3 порядка.
ЦитироватьЕсли давление ноль, то, по идее, и температура должна быть ноль - ведь давление создаётся ударами молекул, мерой средней кинетической энергии которых как раз и является температура.
КПД турбины отличается от единицы тем, что если теоретически турбина должна давать падение давления в X раз, и при этом падение температуры в Y раз, то на самом деле будет падение температуры в КПД*Y раз. Происходит это, например, из-за неидеальности турбины - компонента вектора скорости струи газа направлена не по касательной к окружности турбины, или не в её плоскости; часть температуры возвращается из-за трения в пограничном слое, ещё часть - приток тепла извне. Но уравнение состояния газа никуда не девается - сколько энергии мы от газа отобрали, настолько температура и понизилась, а в пренебрежение утечками газа давление будет строго соответствовать температуре. То есть, просто понадобятся дополнительные каскады, чтобы скомпенсировать потери.
Теоретически, при использовании соплового аппарата, разгоняющего двухатомный газ до скорости звука, на одном каскаде турбины без учёта потерь температура падает в 1,5 раза, давление в 4,13 раз, правда, в приближении идеального газа, что становится всё менее верным при охлаждении. Плюс потери. Итого, если считать, что каскад снижает температуру в 1,4 раза, то четырёх-пяти каскадов может быть - может быть? - достаточно, чтобы охладить воздух от комнатной температуры до 90 К или даже ниже. Давление при этом упадёт примерно на 3 порядка.
Да, однако, вы правы.
Надо рассчитывать покаскадно.
Проблема эффективности все равно остается.
По вашим прикидкам давление сбросили в 1000 раз, а только приблизились к конденсации.
В то время как с теплообменником почти вся энергия, что отнял детандер, идет на конденсацию.
Теплообменник, безусловно, жизнь может упростить - очень существенно - но не всегда применим (хотя в данной теме применим).