Турбодетандеры

Турбодетандеры. Для промышленного получения пересыщенного воздуха методом адиабатного расширения могут быть использованы различные расширительные машины - детандеры, являющиеся основным элементом воздушных и газовых холодильных машин. Они имеют ограниченное применение в узкоспециализированных установках, главным образом при температурах ниже -70...-80°С из-за меньшей (по сравнению с парокомпрессионными машинами) энергетической эффективности.

В настоящей работе не ставится задача использования адиабатных расширителей для получения холода. Источником холода для камер хранения остаются парокомпрессионные холодильные машины, а расширительная машина служит лишь для перевода влажного расширяющегося воздуха в пересыщенное МС-состояние.

В расширительной машине (поршневом детандере, турбодетандере и различных видах пневмодвигателей) охлаждение происходит в основном в результате отдачи внешней работы.

Расширение воздуха в детандерах характеризуется сравнительно небольшими необратимыми потерями энергии и наиболее близко к адиабатному (КПД до 0,85).

Из теории туманообразования известно, что при достижении состояния насыщения в объеме потока конденсации водяных паров еще не происходит, так как насыщение - это устойчивое равновесное состояние. Пары начинают конденсироваться тогда, когда воздух пересыщен. В этом случае давление насыщения водяных паров меньше фактического, а относительная влажность больше 1. Такое состояние паров обычно неустойчиво (метастабильное состояние) и стремится к устойчивому за счет конденсации, избыточной для данной температуры влаги.

Из физики конденсации паров известно также, что для осуществления этого процесса в объеме необходимо не просто пересыщение, а некоторое критическое пересыщение, раньше которого фазовый переход не происходит. На твердых поверхностях и центрах конденсации влага конденсируется при весьма незначительном пересыщении.

Работами Вильсона, Фольмера, А.Г. Амелина и других установлено, что критическое пересыщение водяных паров зависит от температуры, от присутствия в объеме центров конденсации - пылинок и газовых ионов, от числа Re (при движении газа), и от характера процесса охлаждения. Совокупное влияние всех этих факторов не поддается теоретическому вычислению и поэтому величина критического пересыщения в каждом случае определяется экспериментально.