Детандер что это такое

Детандер

Полезное

Смотреть что такое «Детандер» в других словарях:

детандер — а, м. détendeur < detendere ослаблять. 1. техн. Клапан, уменьшитель давления. СИС 1954. Редукционный клапан подачи воздуха. ТЭ 1937 3 970. Редукционный клапан. Пищепром. 2. Поршневая машина, работающая на сжатом газе; применяется в холодильной … Исторический словарь галлицизмов русского языка

ДЕТАНДЕР — (фр.). Прибор для распределения пара. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. детандер (фр. detendre уменьшать давление лат. detendere ослаблять) 1) клапан, уменьшитель давления пара; 2) машина для… … Словарь иностранных слов русского языка

ДЕТАНДЕР — (от франц. detendre ослаблять) поршневая или турбинная машина для охлаждения газа за счет его расширения с совершением внешней работы. Используются главным образом в установках для сжижения и разделения газов … Большой Энциклопедический словарь

ДЕТАНДЕР — (Reducing valve) редукционный клапан, устанавливаемый на паровой магистрали для понижения давления пара. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь

детандер — сущ., кол во синонимов: 3 • клапан (25) • манодетандер (1) • турбодетандер (1) … Словарь синонимов

детандер — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN expansion engine … Справочник технического переводчика

детандер — gas expansion machine, expansion [reducer] valve *Entspannugsmaschine, Expansionsmaschine – 1) Машина для охолодження й скраплення газу. 2) Клапан, зменшувач тиску пари … Гірничий енциклопедичний словник

Детандер — Схема работы детандера Детандер (от франц. détendre ослаблять) устройство, преобразующее потенциальную энергию газа в механическую энергию. При этом газ, совершая работу, охлаждается. Используется в цикле получения жидких газов, таких … Википедия

детандер — (от франц. détendre ослаблять), поршневая или турбинная машина для охлаждения газа за счёт его расширения с совершением внешней работы. Используются главным образом в установках для сжижения и разделения газов. * * * ДЕТАНДЕР ДЕТАНДЕР (от франц … Энциклопедический словарь

детандер — detanderis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Stūmoklinė arba turbininė mašina, kurioje dujos plėsdamosios atšąla ir atlieka mechaninį darbą. atitikmenys: angl. expander vok. Expansionsmaschine, f rus. детандер, m pranc.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

детандер — detanderis statusas T sritis chemija apibrėžtis Stūmoklinė arba turbininė mašina, kurioje plėsdamosi dujos atšąla ir atlieka mechaninį darbą. atitikmenys: angl. expander rus. детандер … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Источник

Детандер

Детандер (от франц. détendre — ослаблять) — устройство, преобразующее потенциальную энергию газа в механическую энергию. При этом газ, совершая работу, охлаждается. Используется в цикле получения жидких газов, таких как воздух и гелий. Наиболее распространены поршневые детандеры и турбодетандеры.

Содержание

Применение

Основное применение турбодетандеры нашли в технологических процессах получения жидкого водорода, кислорода, воздуха, азота и других криогенных газов. Однако сегодня турбодетандеры начинают применяться в процессах утилизации избыточной «даровой» энергии дросселируемого природного газа на ГРС и ГРП при распределении газа, транспортируемого по магистральным газопроводам. Большие перспективы применения турбодетандеров в технологических процессах производств с применение пара в качестве основного энергоносителя (нефтеперерабатывающие и химические заводы), а также на газовых и нефтяных промыслах.

Причины разработки турбодетандеров, значимость

В начале 20-го века велись поиски способов повысить температуру в домнах, и тем самым упростить выплавку чугуна. Для этого предполагалось применять поддув в домну обогащённого кислородом воздуха. Кислород получают из жидкого воздуха посредством пофракционной перегонки. Соответственно возникла проблема получения жидкого воздуха в промышленных масштабах. Существовавший на то время способ охлаждения (дросселирование через тонкую трубку) был очень энергозатратным и не достаточно эффективным, что не позволяло применять кислород в металлургии. Попытки применять поршневые детандеры оканчивались неудачей, так как они быстро выходили из строя, забиваясь водяным льдом. Для применения поршневых детандеров воздух приходилось осушать, пропуская через специальные химические смеси, что опять же чрезмерно усложняло и удорожало процесс.

Разработка турбодетандера позволила применять кислород в доменных печах и конвертерах. Это не только упростило выплавку чугуна, но и упростило преобразование чугуна в железо (сталь). Получаемая сталь была более высокого качества, чем ранее, так как содержала меньше растворённого в ней азота. Применение чистого кислорода, вместо воздуха также существенно повышает температуру в конвертере, что позволяет в нём переплавлять существенно большее количество металлолома.

Источник

ДЕТА́НДЕР

Том 8. Москва, 2007, стр. 585

Скопировать библиографическую ссылку:

ДЕТА́НДЕР (от франц. détendre – ос­лаб­лять, сни­жать дав­ле­ние), ма­ши­на для ох­ла­ж­де­ния га­за пу­тём его рас­ши­ре­ния с со­вер­ше­ни­ем (от­да­чей) внеш­ней ра­бо­ты. Ис­поль­зу­ет­ся в ус­та­нов­ках для ох­ла­ж­де­ния и сжи­же­ния га­зов и раз­де­ле­ния га­зо­вых сме­сей, в крио­ген­ных реф­ри­же­ра­то­рах и ожи­жи­те­лях. В Д. энер­гия сжа­то­го га­за, пре­вра­ща­ясь в ме­ха­нич. ра­бо­ту, со­про­во­ж­да­ет­ся по­ни­же­ни­ем темп-ры это­го га­за; наи­боль­шее ох­ла­ж­де­ние мо­жет быть по­лу­че­но при ис­клю­че­нии по­терь в ок­ру­жаю­щую сре­ду (см. Адиа­ба­ти­че­ский про­цесс ). По прин­ци­пу дей­ст­вия Д. раз­де­ля­ют на порш­не­вые и тур­бин­ные (тур­бо­де­тан­де­ры). Порш­не­вые Д. – ма­ши­ны объ­ём­но­го пе­рио­дич. дей­ст­вия, в ко­то­рых внутр. энер­гия га­за при его рас­ши­ре­нии пре­об­ра­зу­ет­ся во внеш­нюю ра­бо­ту, пе­ре­ме­щая пор­шень. При­ме­ня­ют­ся в ус­та­нов­ках с хо­ло­диль­ны­ми цик­ла­ми вы­со­ко­го (15–20 МПа) и сред­не­го (2–8 МПа) дав­ле­ния. Тур­бо­де­тан­де­ры – ма­ши­ны ки­не­тич. дей­ст­вия, в ко­то­рых по­ток га­за про­хо­дит че­рез не­под­виж­ные на­прав­ляю­щие ка­на­лы (со­пла), пре­вра­щая внутр. энер­гию га­за в ки­не­ти­че­скую, и сис­те­му вра­щаю­щих­ся меж­ло­па­точ­ных ка­на­лов ро­то­ра, где энер­гия по­то­ка пре­об­ра­зу­ет­ся в ме­ха­нич. ра­бо­ту, в ре­зуль­та­те че­го по­ни­жа­ет­ся темп-ра га­за. Тор­мо­же­ние тур­бо­де­тан­де­ра осу­ще­ст­в­ля­ет­ся элек­тро­ге­не­ра­то­ром, гид­ро­тор­мо­зом или на­гне­та­те­лем. Тур­бо­де­тан­де­ры при­ме­ня­ют­ся для хо­ло­диль­ных цик­лов низ­ко­го (0,4–0,8 МПа), сред­не­го и вы­со­ко­го дав­ле­ния с объ­ём­ны­ми рас­хо­да­ми га­за 1,5–40 м 3 /ч. Эти ма­ши­ны ха­рак­те­ри­зу­ют­ся ма­лы­ми раз­ме­ра­ми (диа­метр ра­бо­че­го ко­ле­са 10–40 мм) и вы­со­кой час­то­той вра­ще­ния ро­то­ра (100000–500000 об/мин).

Источник

Принцип действия турбодетандера

Технологические установки и газораспределительные станции, перерабатывая энергию сжатого газа, позволяют не только получать холод. Они способны вырабатывать механическую и электрическую энергию. Такое устройство известно, как турбодетандер, принцип действия которого основан на перепадах давления. Данные установки позволяют получать не использованный энергетический потенциал.

Устройство турбодетандера

Турбодетандерная установка представляет собой лопаточную турбинную машину с непрерывным действием. С помощью турбодетандера производится расширение газа с целью его дальнейшего охлаждения. Освобожденная энергия позволяет совершать полезную внешнюю работу. Турбодетандер осуществляет низкотемпературную обработку газа в промышленных установках, принимают непосредственное участие в сжижении газа и разделении многокомпонентных газовых смесей.

В конструкцию турбодетандера входит корпус, ротор, сопловой регулируемый аппарат, а также направляющий аппарат, оборудованный поворотными механизмами. Агрегат полностью герметичен и не нуждается в электрической энергии. Направление движущегося потока газа определяет его конструкцию. Поэтому турбодетандеры могут быть центробежными, центростремительными и радиальными (осевыми). В соплах наблюдается различная степень расширения газа. В связи с этим турбодетандеры разделяются на активные и реактивные.

В первом случае давление понижается лишь в неподвижных направляющих каналах, а во втором случае – еще и во вращающихся каналах ротора. Конструкции установок могут быть одноступенчатыми или многоступенчатыми, в зависимости от количества ступеней.

Принцип работы турбодетандерных установок

Прохождения газа или сжиженных газовых смесей происходит через отверстия неподвижных направляющих каналов, исполняющих функции сопел. В этом месте потенциальная энергия газа частично преобразуется в кинетическую, благодаря которой приводятся в действие вращающиеся лопаточные каналы ротора. Резкое расширение газа приводит к падению давления, в результате чего ротором совершается механическая работа с одновременным интенсивным охлаждением газового потока. Одновременно с ротором вращается колесо компрессора, насаженное на него.

Как правило, при использовании установок в промышленности, на входе турбины поддерживается постоянное давление в соответствии с проектным уровнем. В такой ситуации давление регулируется специальными клапанами, что не совсем рационально. Более эффективными считаются турбины с переменным давлением при полностью открытых входных клапанах. Используемые клапана должны иметь максимально большие размеры. Это позволяет достигнуть необходимого дросселирования при перепадах давления всего лишь 5-10%. Для традиционных клапанов этот показатель составляет 25 – 50% из-за слишком малых размеров. То же самое касается насосов, создающих давление газа. Они подбираются в соответствии с конкретными условиями эксплуатации.

Наиболее оптимальным вариантом является применение турбодетандера для производства электроэнергии за счет избыточного давления. Одновременно, газ, проходящий через агрегат, используется по прямому назначению, независимо от режима работы и без каких-либо потерь. Таким образом, весь цикл представляет собой термодинамический обратимый процесс.

Использование турбодетандеров в промышленности

Применение турбодетандеров практикуется совместно с новыми установками или теми из них, которые были подвергнуты существенной модернизации. В обязательном порядке учитывается экономическая целесообразность и условия конкретного предприятия.

В промышленности широко используются турбодетандеры, принцип действия которых позволяет вырабатывать электрическую или механическую энергию, приводящих в движение вентиляторы или компрессоры. Но, несмотря на оптимальную энергетическую эффективность применения этих агрегатов, они должны соотноситься с общей предполагаемой потребностью и балансом пара на предприятии. При чрезмерном количестве или мощности устройств вполне возможно избыточное производство пара под низким давлением. Чаще всего этот пар просто стравливается в атмосферу, что значительно снижает энергетическую эффективность.

Основным условием должна стать доступность парового потока, необходимого для нормальной работы турбодетандера в течение точно установленного и довольно продолжительного отрезка времени. В случае нерегулярного или непредсказуемого поступления пара, его полезное применение существенно затрудняется, и турбина будет работать вхолостую. Наиболее эффективное использование турбодетандеров требует существенных перепадов давления и большого расхода газа. Поэтому агрегаты нашли широкое применение в черной металлургии, где работа плавильных печей сопровождается мощным потоком доменного газа.

Источник

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.

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.

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.

.

Холодопроизводительность детандера численно равна работе расширения газа.

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»

Источник