Что такое детандер компрессор

Детандер (с французского détendre переводится как «ослаблять») является устройством, с помощью которого дополнительно снижают температуру газа. В современном исполнении детандер представляет собой газовую турбину, работающую на перепаде газового давления. В его рабочий комплект, помимо расширительной турбины, входят насосы, компрессоры и генераторы.

Видео:Детандер-компрессор для переработки природного газа.Скачать

Принцип действия и устройство турбодетандера

Принцип работы агрегата заключается в том, что подаваемый в турбодетандер Rotoflow технологический газ через специальный направляющее устройство попадает на лопаточную турбину агрегата и вращает ее. В результате этого процесса газ снижает свою температуру и вырабатывает механическую энергию вращения, которую используют для привода генератора или компрессора. Отработанный газ выпускается через выходной диффузор.

Турбодетандер относится к агрегатам непрерывного действия и не нуждается в электроэнергии. Конструктивно они бывают осевыми, центробежными или центростремительными. Турбодетандер состоит из полностью герметичного корпуса; лопаточного ротора; аппарата с регулируемыми соплами; направляющего устройства, оборудованного поворотными механизмами.

В зависимости от степени расширения технологического газа турбодетандеры подразделяются на активные и реактивные агрегаты. В зависимости от того, сколько ступеней имеется в агрегате, они подразделяются на одноступенчатые и многоступенчатые.

Видео:Низкотемпературные машины. Лекция 2.Устройство и основные типы детандеровСкачать

Где используются турбодетандеры

Турбодетандеры используются для обработки технологического газа в промышленных установках различного предназначения. Кроме того, их используют для разделения газовых смесей на составные компоненты и в различных производственных схемах для сжижения газа. Благодаря своей способности вырабатывать механическую энергию вращения и электрическую энергию, они нашли широкое применение в различных промышленных отраслях. Основным условием, ограничивающим их применение, является непрерывное поступление газового или парового потока, в точные временные промежутки.

Турбодетандеры Rotoflow, предлагаемые компанией DMLieferant нашли широкое применение на заводах по производству сжиженного природного газа, очистных сооружениях для очистки и сжижения газов, в трубопроводных газотранспортных системах, в нефтехимических производствах для:

• охлаждения природного углеводородного газа и удаления из него газоконденсата;
• получения сухого топливного газа и контроля его теплопроводной способности;
• переработки газоконденсата, обработки остаточной газовой смеси;
• снижения газового давления в трубопроводе;
• очистки аммиака, азота, водорода;
• понижения давления в трубопроводах различного диаметра;
• производства геотермальной энергии и утилизации отработанного тепла.

Материалы рубрики «Промо» публикуются на правах рекламы.

Видео:Простой детандер-компрессорСкачать

Турбодетандерный агрегат

Его принцип действия основан на перепадах давления

Турбодетандерный агрегат ТДА (turbo-expanding assembly) — турбинная лопаточная машина непрерывного действия для охлаждения газа путем его расширения с совершением внешней работы.
Турбодетандер, работающий на перепадах давления, позволяет получать механическую и электрическую энергию.

• на нефтегазовых промыслах — в установках низкотемпературной обработки газа и установках сжижения газа;
• на предприятиях ТЭК, химической и нефтехимической отраслей промышленности — в установках низкотемпературного разделения многокомпонентного газовых смесей;
• в черной металлургии, где работа плавильных печей сопровождается мощным потоком доменного газа.

• корпус,
• ротор,
• регулируемый сопловой аппарат,
• направляющий аппарат компрессора с резьборычажными механизмами поворота.

Принцип работы ТДА:
Газ или газовая смесь проходит через неподвижные направляющие каналы (сопла), преобразующие часть потенциальной энергии газа в кинетическую, и систему вращающихся лопаточных каналов ротора.
При резком расширении газа происходит падение давления, и при совершении им механической работы вращения ротора происходит интенсивное охлаждение газа.
Вместе с ротором вращается насаженное на него рабочее колесо компрессора.

Турбодетандерный агрегат герметичен и не потребляет электроэнергии.

Различные конструкции ТДА:
по направлению движения потока газа:

• центробежные,
• центростремительные,
• осевые (радиальные);

по степени расширения газа в соплах:

• активные — понижение давления происходит только в неподвижных направляющих каналах,
• реактивные — давление понижается также и во вращающихся каналах ротора);

по числу ступеней:

• одноступенчатые,
• многоступенчатые.

Эффективность ТДА как охлаждающего устройства оценивается изоэнтропийным (адиабатическим) КПД ns, равным отношению действительного теплоперепада (разности энтальпий рабочей среды до и после турбодетандерного агрегата) к изоэнтропийному теплоперепаду ΔH_s=Н₁-H₂ при расширении рабочей среды с начале состояния до одинакового конечного давления:

КПД ТДА зависит от изменения режима работы, от параметров рабочей среды (давления, температуры, расхода газа) и др.
При оптимальных режимах работы достижимы значения КПД до 0,8 и выше.
КПД снижается при наличии жидкой фазы в потоке входящего газа, а также при конденсации газа в ТДА.

Читайте также: Автомойки работающие от компрессора

В промышленности нередко используются ТДА для выработки электрической или механической энергии, приводящей в движение вентиляторы или компрессоры.
Однако при чрезмерном количестве или мощности ТДА вероятно избыточное производство пара под низким давлением, что предполагает стравливание пара в атмосферу и снижение эффективности.

Первый ТДА был внедрен для установки НТК газа на Шебелинском газоконденсатном месторождении во времена СССР в 1968 г.
Для установок подготовки газа (УПГ) и для газоперерабатывающих установок выпускаются ТДА с турбодетандерами и компрессорами центробежного и центростремительного типов.
ТДА рассчитан на работу в УПГ при температуре сепарации до -10 о С в диапазоне рабочих давлений 8 — 0,2 МПа.
Пропускная мощность ТДА с помощью поворотного соплового аппарата турбодетандера плавно регулируется в интервале 2 — 4 млн м 3 /сутки. Максимальная холодопроизводительность ТДА при давлении 8 МПа и температуре -26 о С — 4,19 млн*кДж/час, производительность по газу 2,5 млн м 3 /сутки.

Видео:Низкотемпературные машины. Лекция 2. Теоретический детандерСкачать

Общие сведения и классификация детандеров. Область применения.

ОПР: Детандеры– это расширительные низкотемпературные машины, служащие для производства холода путем расширения рабочего тела с понижением температуры и отдачей внешней работы (энергии). Термин «детандер» происходит от французского слова «dе’tendre», что означает уменьшение давления.

Детандеры или расширительные низкотемпературные машины предназначены для производства холода путем расширения рабочего тела с понижением температуры и отводом энергии (работы). Именно отвод энергии, производимый рабочим теплом при его расширении, позволяет производить холод в детандере более эффективно, чем в других генераторах холода, например в дросселе.

Отличие от энергетических машин.По принципу действия детандеры представляют собой энергетические машины, в которых одновременно с производством холода вырабатывается еще и работа в виде механической и электрической энергии, которую можно использовать в качестве привода различных машин и систем. Однако они отличаются от традиционных энергетических машин (паровых и газовых турбин, двигателей и т.п.), прежде всего температурным уровнем их работы. Если энергетические машины работают при температурах T выше температуры окружающей среды , т. е. , то детандеры работают при температурах T ниже , т. е. . Главным назначением энергетических машин является производство работы, а главным назначением детандеров – производство холода. Это отличие детандеров накладывает на них особые условия работы, конструктивного оформления и эксплуатации.

На практике существует в основном два класса детандеров:

1. расширительные машины объемного действия, типа поршневых, винтовых и ротационных детандеров;

2. кинетического действия, типа турбодетандеров.

В детандерах объёмного действия расширение газа происходит за счет непосредственного изменения объема рабочего тела путем движения поршня, или какого – либо другого устройства.

В детандерах кинетического действия – турбодетандерах расширение газа происходит за счет силового взаимодействия потока рабочего газа с лопатками рабочего колеса при движении потока газа в специально спрофилированном канале, в котором устанавливается вращающаяся решетка лопаточного аппарата (рабочее колесо). С помощью вращающихся лопаток рабочего колеса внутренняя и кинетическая энергия потока газа преобразуется в механическую энергию вращающейся решетки лопаточного аппарата. Эта механическая энергия затем преобразуется в электрическую или тепловую энергию, а в последнее время передаётся на вращение рабочего колеса нагнетателя или компрессора.

Как детандеры объемного действия, так и кинетического в зависимости от давления рабочего тела, применяемого на входе, подразделяются на детандеры высокого, среднего и низкого давления. Детандеры высокого давления – при давлении на входе ; среднего давления – ; низкого давления .

В соответствии с применяемым рабочим газом они подразделяются на воздушные, азотные, водородные, гелиевые и т.п

В конструктивном отношении и объемные детандеры, и кинетического действия разнообразны.

Каждый из типов детандеров имеет свои границы и области преимущественного применения. Выбор того или иного типа детандеров зависит от ряда причин: условий работы, параметров и эксплуатации низкотемпературных установок, а также от уровня развития современных технологий на фирмах – изготовителях, от традиций этих фирм по созданию тех или иных детандеров.

Детандеры получили широкое распространение в качестве генератора холода в воздухоразделительных установках (ВРУ), в гелиевых и водородных рефрижераторных и ожижительных системах для получения жидких гелия, водорода и других низкотемпературных жидкостей. В последнее время они стали широко применяться в ожижителях природного газа.

Читайте также: Компрессор фини инструкция по эксплуатации

(ВРУ) — установки для разделения воздуха на компоненты, а именно на: кислород, азот, аргон, неон, ксенон, криптон)

Рефрижератор (от лат. refrigeratus — охлаждённый) — транспортное средство для перевозки скоропортящихся пищевых продуктов и иных грузов, требующих определённого температурного режима (химия, цветы, мороженое и т. д.). Рефрижераторыиспользуют холодильную установку, или фазо-изменяемый материал в эвтектических установках, с температурой замерзания -32°С. В зависимости от размеров авторефрижератора его холодильная установка может использовать компрессор, непосредственно установленный на двигателе автомобиля, работать от электромотора, включенного в электросистему автомобиля, либо иметь собственный бензиновый или дизельный двигатель внутреннего сгорания. Диапазон регулирования температур от +5 до −32 °C.

Краткая история развития поршневых и турбодетандеров.Идея создания машин для охлаждения газа при адиабатном расшире­нии возникла еще в начале XIX столетия. Но только в 1902 – 1904 гг. французским ученым Жаком Клодом был создан первый работоспособный поршневой детандер. Детандер Клода работал на воздухе при дав­лении 4,0 МПа, предварительно охлажденном до температуры (133 – 138 К) и предназначался для кислородных установок среднего давления.

В 1907 – 1915 гг. в Германии Гейляндт разработал и осуществил уста­новку для ожижения воздуха с поршневой расширительной машиной высоко­го давления. В детандер поступал воздух при давлении примерно 16,0 МПа и температуре, близкой к температуре окружающей среды.

Первый гелиевый низкотемпературный поршневой детандер был создан в 1934 году выдающимся советским ученым, академиком П.Л. Капицей.

Работы Клода, Гейляндта, Капицы по поршневым детандерам явились началом широкого применения их в криогенной технике.

Поршневые детандеры.Принцип работы, основные элементы

Расширение газа в поршневом детандере происходит за счет непосредственного изменения его объема в результате движения поршня в цилиндре и характеризуется рабочим процессом (рабочей диаграммой), которая показывает изменение давления газа в цилиндре при изменении его объема (или в зависимости от хода поршня).

Принцип работы поршневого детандера и основные его элементы поясняются на рис. 1, где представлены теоретическая диаграмма рабочего процесса и схематично основные элементы поршневого детандера.

Основными элементами поршневого детандера являются: 1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – рабочий объем; 4, 5 – клапаны впускной и выпускной вместе с приводом клапанов или механизм газораспределения; 6 – поршневое уплотнение; 7 – шток; 8 – крейцкопф; 9 – шатун; 10 – кривошип; 11 – генератор для отбора мощности. Элементы с 7 по 11 называют также механизмом движения поршневого детандера.

Закрытие и открытие клапанов в поршневых детандерах, как правило, осуществляется принудительно, от специального механизма – привода клапанов. В совокупности клапаны и их привод называются механизмом газораспределения. Однако имеются детандеры и без клапанного газораспределения. Их заменяют специальные окна или отверстия, которые в необходимые моменты перекрываются и открываются при движении поршня или другого механизма. Поэтому под механизмом привода клапанов или механизмом газораспределения будем понимать клапаны и их привод или систему отверстий, окон и клапанов в цилиндре и поршне машины.

Изоэнтропийное или идеальное расширение газа, а поршневом детандере можно реализовать только в случае, если в нем отсутствует вредное пространство, теплообмен газа с окружающей средой, гидравлическое сопротивление в клапанах и обеспечивается полное расширение газа в пределах заданных давлений. Такой детандер можно назвать идеальным. Рабочий процесс идеального детандера представлен диаграммой, изображенной на рис. 1.

Рис. 1. Теоретическая диаграмма рабочего процесса и основные элементы

поршневого детандера: 1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – рабочий объем;

4 – впускной клапан; 5 – выпускной клапан; 6 – поршневое уплотнение;

7 – шток; 8 – крейцкопф; 9 – шатун; 10 – кривошип; 11 – генератор для

Он состоит из трех отдельных процессов: 1’–2′ – процесса наполнения, который протекает при постоянном начальном давлении и постоянной начальной температуре . Поршень в это время двигается вправо, увеличивая рабочий объем; 2’–4′ – изоэнтропийного расширения от и до конечных давления и температуры , поршень продолжает движение в право; 4’–5′ – процесса выталкивания расширенного и охлажденного газа при постоянных конечных давлении и температуры , поршень в это время двигается в обратном направлении. При идеальном процессе впускной клапан открывается в момент, соответствующей на диаграмме точке 1′, и закрывается в момент, соответствующей точке 2′. Расширение газа в процессе 2’–4′ происходит при закрытых клапанах. Выпускной клапан открывается в момент, соответствующей точке 4′, после чего поршень 2 начинает движение в обратном направлении и выталкивает расширенный и охлажденный газ из цилиндра через открытый выпускной клапан в трубопровод. В момент, соответствующий точке , выпускной клапан закрывается и одновременно открывается впускной клапан, после чего рабочий процесс идеального детандера повторяется.

Читайте также: Компрессор металлический в новосибирске

Реальные процессы в поршневом детандере существенно отличаются от идеального. На рис. 1 показана также теоретическая диаграмма клапанного поршневого детандера, имеющего вредный объем , который от объема , описываемого поршнем, составляет от 4 до 12 % в клапанном детандере, т. е.

Полный рабочий объем равен сумме :

Описываемый объем поршнем определяется внутренним диаметром цилиндра d и ходом поршня S.

Теоретическая диаграмма включает в себя шесть отдельных процессов (рис. 1). Это процессы: 1 — 2 наполнения цилиндра сжатым газом при начальном давлении , когда впускной клапан открыт; 2 — 3 – расширения сжатого газа от начального давления до промежуточного , когда оба клапана закрыты; 3 — 4 – процесс выхлопа газа при открытом в т.3 выпускном клапане; 4 — 5 – выталкивания расширенного газа в трубопровод при открытом выпускном клапане; 5 — 6 – обратного поджатия после закрытия в т.5 выпускного клапана и 6 — 1 впуска сжатого газа в цилиндр, когда в т.6 открывается впускной клапан. Моменты открытия и закрытия клапанов определяет привод клапанов, который имеет самую разнообразную конструкцию. Он обеспечивает четкое открытие или закрытие клапанов в необходимые моменты времени для наиболее эффективной работы детандера.

Холодопроизводительность детандера численно равна работе расширения газа.

Поршневое уплотнение в детандере служит для уменьшения утечек сжатого газа, и может быть смазываемым или не смазываемым. Механизм движения детандера обеспечивает поступательное движение поршня. Он включает шток 7, соединяющий поршень 2 с крейцкопфом 8, который снимает нормальные усилия на цилиндр, возникающие от движения кривошипно-шатунного механизма 9 и 10 , и электрический генератор 11, который преобразует механическую энергию механизма движения в электрическую. В результате внутренняя энергия рабочего тела при его расширении через поршень передается механизму движения, а его механическая энергия при вращении генератора преобразуется, в данном случае, в электрическую, которая передается в электрическую сеть. Однако величина внутренней энергии, передаваемой механизму движения, в значительной степени определяется рабочей диаграммой, которая, в свою очередь, зависит от конструкции механизма газораспределения. Механизм газораспределения определяет способ газораспределения и во многом конструкцию и эффективность работы поршневых детандеров. По этому классификацию поршневых детандеров удобнее проводить по способу их газораспределения. В зависимости от способа газораспределения поршневые детандеры можно разделить на три основные группы:

1. Детандеры с клапанным газораспределением, имеющие впускной и выпускной клапаны, которые в свою очередь, можно подразделить на:

— детандеры с внешним приводом клапанов;

— детандеры с внутренним приводом клапанов;

— детандеры с самодействующими клапанами;

2. Детандеры с бесклапанным газораспределением, имеющие впускные и выпускные окна;

3. Детандеры со смешанным газораспределением, имеющие впускной клапан и выпускные окна, или наоборот, впускные окна и выпускной клапан.

Каждый из перечисленных способов газораспределения имеет свои преимущества и недостатки и характеризуется своей теоретической и рабочей диаграммой.

Модуль 3 «Нагнетатели кинетического действия»

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/chto-takoe-detander-kompressor

  🎥 Видео

  турбодетандер газотерубинного двигателяСкачать

  

  Детандер ДПВ 4,2 2006\2Скачать

  

  Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать

  

  ГАЗОВАЯ ТУРБИНА || ⏱ Что это? Зачем это?Скачать

  

  Центробежный компрессорСкачать

  

  Низкотемпературные машины. Лекция 3. Работа компрессоров и детандеров. Политропные процессы.Скачать

  

  Закон БернуллиСкачать

  

  Как взрывается кислородный баллон. (Транспортные баллоны. Техника безопасности. ТБ)Скачать

  

  Холодильный компрессор | Как это устроено? | DiscoveryСкачать

  

  9. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ТЕРМОДИНАМИКА КОМПРЕССОРОВ. Работа компрессора. Вредный объём.Скачать

  

  ЛЕТНИЙ НАСТРОЙСкачать

  

  Изготовление рабочего колеса турбодетандера ООО "ГАЗХОЛОДТЕХНИКА"Скачать

  

  35. Карл фон Линде и технология охлажденияСкачать

  

  Детандер-компрессор. Раздельный расчетСкачать