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空分操作问答(21-30)

   2010-03-25 642
核心提示:21. 节流温降的大小与哪些因素有关?22. 为什么水流经阀门节流温度并没有降低,而液空、污液氮通过节流阀流到上塔温度会降
空分问答一共70题,分为以下几篇文章:

  1. 空分操作问答(01-10)
  2. 空分操作问答(11-20)
  3. 空分操作问答(21-30)
  4. 空分操作问答(31-40)
  5. 空分操作问答(41-50)
  6. 空分操作问答(51-60)
  7. 空分操作问答(61-70)
本文导读(点击问题跳到答案)

21. 节流温降的大小与哪些因素有关?
22. 为什么水流经阀门节流温度并没有降低,而液空、污液氮通过节流阀流到上塔温度会降低?
23. 什么叫膨胀机制冷量?
24. 透平膨胀机是怎样工作的?为什么会产冷?
25.透平膨胀机中的导流器是怎样使气体的流速提高的?它能产生冷量吗?
26. 膨胀机制冷量的大小与哪些因素有关?
27. 透平膨胀机为什么使用带压力的密封气?
28. 什么叫增压透平膨胀机?
29. 空气为什么能变成液体?
30. 液化温度与沸腾温度是一样的吗?

21. 节流温降的大小与哪些因素有关?

答:节流的目的一般是为了获得低温,因此希望温降的效果越大越好。影响节流温降效果的因素有:

(1)节流前的温度:节流前温度越低,温降效果越好。 .
(2)节流前后的压差:节流前后的压差越大,温降效果越好。

22. 为什么水流经阀门节流温度并没有降低,而液空、污液氮通过节流阀流到上塔温度会降低?

答:下塔液空节流到上塔,温度将从一172℃降至一190℃,污液氮节流至上塔同样温度下降十余度,这是由于下塔液空,污液氮节流前为饱和液体,当经过节流后压力降低,将造成部分液体分子汽化,而汽化需要吸收一部分热量,造成液体温度降低。因此,节流后为汽液混合物,温度为节流后的压力所对应的饱和温度。而水在环境温度压力超过大气压条件下,远远低于饱和温度,是“过冷”液体,在节流后不致造成水的“沸腾”汽化,也就是显示不出节流温降的现象。

23. 什么叫膨胀机制冷量?

答:膨胀机制冷量就是通过膨胀气体对外做功,从膨胀的气体中所取走的能量的多少。即膨胀机进口与出口气体的焓值之差。

24. 透平膨胀机是怎样工作的?为什么会产冷?

答:透平膨胀机是一种旋转式制冷机械,它是由蜗壳、'导流器、工作轮等部分组成。当具有一定的压力的气体进入蜗壳后,被分配到导流器中,导流器上装有可调的喷嘴叶片。气体在喷嘴中将内部的能量转换成流动的动能,压力、焓降低,流速可增高200米/秒左右,当高速气流冲到叶轮的叶片上时,推动叶轮旋转,将动能转化为机械能,通过转子的轴驱动增压器对外作功。从整个过程看,气体压力降低是一个膨胀过程,同时对外输出了功。输出外功是靠消耗了内部的能量,反映出温度降低,焓值减小:亦即是从气体内部取走了一部分能量,就是通常所说的制得冷量。

25.透平膨胀机中的导流器是怎样使气体的流速提高的?它能产生冷量吗?

答:在日常生活中我们可以看到:河道越窄的地方水的流速越高,在膨胀机导流器内,将喷嘴叶片上流道的截面作成一定的形状,其中有一段截面逐渐减小:由于截面逐渐减小,从而使气流速度不断提高。

当导流器前后存在一定的压差时,气体从喷嘴中流过,气流流速提高,使气流的动能增加,动能的增加是由于消耗了气体内部的能量,表现在导流器后气体温度降低焓值减少。它的动能增加数值等于焓值减小,这属于气体内部的两种不同的能量转换。并没有输出能量,内部总能量没有减少,因此不能认为气流流过导流器时产生了冷量。

26. 膨胀机制冷量的大小与哪些因素有关?

答:膨胀机的制冷量与膨胀量及单位制冷量有关。膨胀量越大,制冷量也越大。而单位制冷量与膨胀前的压力、温度及膨胀后的压力有关,关系如下

(1)进出口压力一定时,机前温度越高,单位制冷量越大。因此,当装置要求的总制冷量一定时,提高机前温度,可以减少膨胀量。
(2)进口温度一定时,与膨胀机进出口压差有关,压差越大,则单位制冷量越大。
(3)与膨胀机的效率有关,效率高,制冷量大。

27. 透平膨胀机为什么使用带压力的密封气?

答:透平膨胀机要求进入膨胀机的气体全部能通过导流器和工作叶轮膨胀产生冷量,但是,由于工作轮是高速转动的部件。机壳是静止部件,低温气体有可能通过机壳间隙外漏。这将使膨胀机总制冷置下降,同时增加冷损。

此外,冷量外漏还可能使轴承润滑油冻结,造成机械故障。因此,必须采用可靠的密封。通常都采用迷宫式密封。当气体流经密封间隙时,压力逐渐降低,泄漏量的大小取决于压差的大小。因此,如果将密封装置外侧加上带压力的密封气,就可以减少压差,从而减少低温气体泄漏量。同时也可防止轴承润滑油渗入密封,进入透平膨胀机。

28. 什么叫增压透平膨胀机?

答:增压透平膨胀机是利用膨胀机的输出功来直接将入膨胀机前的气体增压,使得入膨胀机的膨胀气体压力升高,从而达到提高膨胀机前后压差,增加单位膨胀工质的产冷量,降低膨胀量的目的,减少膨胀量就意味着减少了循环压缩功,节约了能耗,并且还避免了机械能转变成电能而导致的损失,提高了膨胀功的回收效率,可以说它比过去常采用的电机或风机作为膨胀机的制动设备更完善。

29. 空气为什么能变成液体?

答:对于同一物质,在不同的条件下,可以气、液、固三种不同的状态存在。并且,可随条件的不同而互相转变,如:气相转变成液相,液相转变成固相。这种状态的变化称为相变。

产生相变的内在原因是由于物质均是由分子或原子构成的,分子及原子之间具有作用力,当分子间的相互作用力增强,使分子无法自由活动时,物质就以固态或液态的形式存在。所以说,物质所处的状态取决于物体内部分子能量的大小。对空气来讲,当温度降低时,分子的自由活动能力减弱,分子间距减小,相互之间的作用力增强。所以,当温度降低到一定程度,空气就可以变成液体,这个温度叫液化温度。在一个大气压下,空气的液化温度为-191.3"C~-194.3℃。

30. 液化温度与沸腾温度是一样的吗?

答:物体由气相转化为液相的温度叫液化温度(又称露点);液相转化为气相的温度叫沸腾温度(又称沸点)。
对于同一物质来说,在某一压力下,气体的液化温度即为液体的沸腾温度,二者的数值是相等的。所以通常称之为该物质在某一压力下的饱和温度。

对于混合物来说,如空气,在液化时由于氧的液化温度比氮高,开始时氧的液化的多一些,随着空气中氮浓度的增加,液化温度要不断降低。因此对于混合物液化温度与沸腾温度,数值是不一样的,并且在一定压力下,沸腾温度低于液化温度。它们并不是常数。如在0.5MPa下,空气的液化温度为 -174℃~-177.5℃。
 
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