Комбинирани цикли на задушаване и разширяване
След създаването на разширители (двигатели с ниска температура) те започват да се използват като основно разширително устройство. Инсталиран върху целия поток с високо налягане.
Фигура 152. Цикъл на разширителен флуид.
Основната цел на използването на разширители беше да се увеличи количеството произведена течност, но замяната на дросела с разширител не позволи получаването на течност. Една от причините е изпаряването на течността в кухината на цилиндъра на разширителя поради топлинни печалби. Втората причина е неефективната работа на разширителя в края на отделянето на зоната пара-течност.
Следователно разширителите започнаха да се използват не като крайно устройство за разширяване, а като част от компресиран поток със скорост. ниво, надвишаващо стойността, при която се получава смес пара-течност.
Разширителите са настроени на три температурни нива:
1) Началото на разширението в разширителя настъпва при температурното ниво на изотермична компресия в компресора (цикъл на Гейланд)
2) При междинно температурно ниво
3) При най-ниското температурно ниво (цикъл на Клод), при условие че след разширителя не се образува смес пара-течност.
Обикновено първите два цикъла се използват за втечняване на газове. Последният е в газоразделителни инсталации.
Фигура 153. Гейландски цикъл.
1) От гледна точка на използването на разширители, цикълът на Geyland е най-предпочитан, тъй като началото на разширяването в разширителите настъпва при най-високото температурно ниво - температурата на изотермична компресия.
2) Теоретично температурата Т10 след разширяване в разширителя и Тy на обратния поток на изхода на долния топлообменник трябва да бъде еднаква. В действителност възниква известна температурна разлика, което води до допълнителна загуба на смесване.
3) Основният процес на производство на студ в цикъла е разширяване в разширител с отстраняване на външна топлина, тъй като дори за газове с температура на инверсия, по-висока от температурата на околната среда, топлинният ефект от разширяването е с порядък по-малък от операцията в разширител. Компресионното налягане в цикъла на Гейланд се определя от горното инверсионно налягане на газа, използван при изотермична температура на компресия в CM.
Например за въздуха тази стойност е 42 MPa.
Обикновено максималното налягане не надвишава 20 MPa. От уравнението на топлинния баланс може да се определи коефициентът на втечняване на цикъла:
Този цикъл е оптимизиран не само по отношение на стойността на рН, но и по отношение на относителното количество поток D, който отива към разширителя от формална гледна точка. Колкото по-голяма е стойността на D, толкова по-голям е коефициентът на втечняване, съгласно формулата. Следователно се извършва по-задълбочен анализ, за да се получи оптималната стойност на D.
Разширителят е на междинно или ниско температурно ниво.
Използвайте 3 топлообменника.
Фигура 154. Цикълът на Клод.
Инсталирането на долен топлообменник минимизира загубите при смесване.
Формално коефициентът на втечняване ще се определя по същата формула, както в предишния случай, но работата на разширителя ще бъде по-малка, тъй като температурата в началото на процеса на разширяване намалява.