Турбодетандер принцип действия - ELSTROIKOMPLEKT.RU

Турбодетандер принцип действия

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.

  1. Устройство турбодетандера
  2. Принцип работы турбодетандерных установок
  3. Использование турбодетандеров в промышленности

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.

Турбодетандерные агрегаты

О турбодетандерах

Турбодетандер – расширительная машина лопаточного типа, в которой происходит расширение потока газа с совершением внешней механической работы. Расширение газа с отводом энергии приводит к понижению давления и температуры газа, а также выработке «холода».

Турбодетандеры – основные машины по производству «холода» в циклах современных низкотемпературных установок. Турбодетандер представляет собой низкотемпературную турбину, для которой главная задача – понижать давление газа с целью снижения температуры газа и отвода от него энергии вовне за счет совершения газом механической работы.

Рабочие параметры турбодетандеров ОАО «НПО «ГЕЛИЙМАШ»

Мощности, кВт от 0,05 до 5000
Расход газа, млрд. нм 3 /год от 0,002 до 5,0
Температуры на выходе, К от 273 до 4,5
Степень расширения в одной ступени от 1,2 до 30
Адиабатный КПД до 87%
Диаметры рабочих колес, мм от 20 до 500
Скорости вращения роторов, об/мин от 10 000 до 300 000
Рабочие среды турбодетандеров: воздух, азот, кислород, гелий, водород, природный газ, попутный газ и др.

Турбодетандерные агрегаты (ТДА).
История развития в НПО «ГЕЛИЙМАШ»

Школа развития турбодетандеростроения в НПО «ГЕЛИЙМАШ» имеет большую историю, начавшуюся еще во времена ВНИИКИМАШ. Первыми машинами для расширения газа в лопаточной турбине стали турбодетандеры, созданные под руководством нобелевского лауреата, академика П.Л. Капицы.

Первый турбодетандер, разработанный и изготовленный под руководством нобелевского лауреата в области физики, академика Петра Капицы.

Достижения наших специалистов были неоднократно отмечены специалистами ведущих мировых фирм и получили признание. В 1996 году в Брюсселе на Международной выставке Турбодетандеры ОАО «НПО «ГЕЛИЙМАШ» отмечены золотой медалью.

1996 г., Брюссель, Международная выставка. Турбодетандеры Объединения отмечены Золотой медалью.

В процессе развития инженерами и конструкторами ГЕЛИЙМАШ были созданы следующие типы турбодетандеров:

  • Воздушные турбодетандерные агрегаты низкого давления (НД) большой производительности для воздухоразделительных установок (ВРУ) на гидродинамических разъемных подшипниках и с тормозным электрогенератором;
  • Турбодетандерные агрегаты среднего давления (СД) и высокого давления (ВД) большой производительности для воздухоразделительных установок (ВРУ)на гидродинамических подшипниках;
  • Турбодетандерные агрегаты малой производительности на газо- и гидродинамических подшипниках;
  • Турбодетандерные агрегаты для расширения гелия на комбинированных подшипниках;
  • Турбодетандерные агрегаты для расширения водорода;
  • Турбодетандерные агрегаты для расширения природного и попутного газа на гидродинамических подшипниках;
  • Турбодетандерные агрегаты для расширения природного газа большой производительности на магнитных подшипниках.

Детандеры и турбодетандеры

Применение специальных расширительных машин – детандеров, где происходит адиабатное расширение газа с отдачей внешней работы на вал машины, позволяет получить значительно большее охлаждение, чем при дросселировании газов, при этом, используется и дополнительная работа возвратной части энергии обрабатываемого потока газа.

Работа расширительной машины – детандера оценивается величиной температуры газа на выходе потока и развиваемой мощностью на его валу.

В качестве расширительных машин с успехом применяются:

  1. Поршневые детандеры для установок высокого давления с небольшой холодопроизводительностью.
  2. Турбодетандеры радиального центростремительного типа для установок со значительной холодопроизводительностью и большим расходом газа среднего и высокого давления.
  3. Винтовые детандеры для установок, работающих на неочищенных газах с высоким содержанием частиц жидкой фазы.
Читайте также  Роторный мотор принцип работы

Поршневые детандеры

Расширительные поршневые машины используются на рабочих интервалах давлений от 35 до 210 кг/см 2 на входе и до 7-2 кг/см 2 на выходе. Одноцилиндровые детандеры обычно имеют производительность до 30 м 3 /мин, с к.п.д. более 80% при числе оборотов коленчатого вала до 500 об/мин. В качестве холодильного агента предпочтительно применять продукты, отходы или полуфабрикаты данного производства, в частности пропан-бутановые смеси.

Для температур кипения в пределах минус 10°С — минус 40°С рекомендуется применять газовые смеси типа пропан-пропилен. Адиабатическое расширение многокомпонентной углеводородной смеси сопровождается внутренним теплообменом между компонентами, в результате чего температура и теплосодержание определяются как средние величины отдельных компонентов, а внешняя работа определяется как сумма работ отдельных ее компонентов по диаграммам состояния.

Работа расширения смеси сопровождается выпадением жидкой фазы и характеризуется выделением дополнительного тепла конденсации и растворения газов в жидкости. Выделение жидкости интенсивно происходит при изобарическом охлаждении смеси в теплообменниках – конденсаторах.

Турбодетандеры

За рубежом имеется опыт работы газобензиновых заводов (ГБЗ) с турбодетандерными установками в качестве источников холода.

Особенностью работы таких установок является выпадение жидкой фазы в процессе расширения газа. Сжижение газа в турбодетандере значительно повышает эффективность установок для сжижения таких газов, как метан и др.

Современные рабочие циклы сжижения газов, как известно, основаны на использовании более высоких давлений, чем в обычных схемах. Это существенно улучшает технологичность схем, и расширительные машины выполняют здесь не только функции по производству холода и использованию возвратной части энергии, но и функции осушительной установки. При этом поток газа охлаждается менее чем на 20-25%, но зато газ после детандера содержит более чем наполовину жидкую фазу.

Мощность детандерных агрегатов зависит от фактически используемого перепада давления, скорости потока газа и расхода газа. Эти величины определяют габариты и рабочие характеристики расширительно-осушительных установок.

Заводы по сжижению углеводородных газов (метан-этановой фракции) применяют преимущественно высокопроизводительные, малогабаритные одноступенчатые реактивные турбодетандеры с турбокомпрессором на одном валу. При числе оборотов в минуту 60000 и более, они имеют высокий к.п.д., используя высокие скорости газовых потоков.

Однако в заводской практике имеет место и применение осевых турбодетандеров активного типа в одно- и многоступенчатом исполнении. Обычно турбодетандеры комплектуются вместе с турбинным компрессором без редуктора. Турбокомпрессор использует часть энергии, сжимая газ до заданной степени, и поглощает развиваемую детандером мощность с минимальными потерями. Иногда развиваемая детандером мощность поглощается электрогенератором, а иногда для упрощения систем используют обычные тормозные устройства.

Объемная скорость перерабатываемого газа регулируется в турбодетандере реактивного типа соплами переменного сечения, что наиболее эффективно обеспечивает гибкость режима работы при сохранении достаточно высокого к.п.д.

Следует иметь в виду, что турбодетандеры реактивного типа с радиальным расположением лопаток, направляющие поток газа от периферии к центру колеса, совершенно непригодны для проведения процессов расширения газа с образованием жидкой фазы. Колесо турбодетандерв в этом случае отбрасывает капли жидкости на стенки статора и заставляет выделившуюся жидкость рециркулировать, снижая производительность агрегата и вызывая явления эрозии на ободе колеса и на поверхности сопел.

Практикой установлено, что процессы расширения газа с такой рециркуляцией требуют установки на входе в турбодетандер достаточно тонкого фильтра или просто сепаратора для отделения механических примесей в виде твердых пылеватых металлических и льдистых частиц. Это увеличивает срок безаварийной службы турбогенератора.

В осевых турбодетандерах частицы твердых примесей и капельная жидкость проходят через проточную часть машины и лопатки колеса без рециркуляции, но при этом процесс расширения насыщенного газа протекает со значительным понижением к.п.д. машины.

Турбодетандеры небольших габаритов изготавливаются на значительную пропускную способность по газу.

Основные требования к турбодетандерам

  1. Надежность и высокая прочность радиальных и упорных подшипников, способных выдерживать значительные перегрузки и вибрации вала из-за осаждения на роторе льда (2-3 г льда при n = 25000 об/мин дает радиальную нагрузку до 1,0 т).
  2. Надежная работа системы смазки и выбор масел, пригодных для работы при низких температурах.
  3. Специальные методы монтажа обвязки трубопроводов турбодетандера, предупреждающие деформации трубопроводов и установки в целом (компенсация температурных напряжений).
  4. Надежность системы очистки газа от попадания во внутрь детандера и компрессора твердых частиц в виде окалин и порошка сернистого железа от металла сварочных швов трубопроводов и т. д.
  5. Надежная система очистки газа от H2O и С02 с удалением тяжелых углеводородов в цикле расширения газа.

При монтаже аппаратов и трубопроводов, в связи с возникновением значительных усилий в результате изменения размеров деталей из-за разницы температур необходимо учитывать следующее:

  • Монтаж горизонтальных аппаратов производят с закреплением только одной стороны, оставляя другую для свободного движения на скользящей опоре;
  • Теплообменные аппараты должны иметь плавающие фланцы трубной системы;
  • Трубопроводы снабжаются П-образными или лирообразными компенсаторами;
  • Тепловая изоляция трубопроводов и оборудования выполняется со скользящими стенками и оставлением свободных зазоров для их перемещения без нарушения теплоизоляционных покрытий.

Источник: «Производство и использование сжиженных газов за рубежом (Обзор зарубежной литературы)» (Москва, ВНИИОЭНГ, 1974)

Учебный вопрос № 3. Общее устройство и рабочий процесс турбодетандеров

Применение поршневых детандеров для крупных установок, перерабатывающих большие количества воздуха, становится невоз­можным. С увеличением количества и уменьшением давления возду­ха, пропускаемого через детандер, объем воздуха возрастает, что требует увеличения габаритов поршневого детандера: его диа­метра и хода поршня.

В этих условиях, особенно при низких температурах воздуха, поступавшего в детандер, последний становится громоздкой маши­ной, работающей неэкономично и недостаточно надежно. Поэтому в установках низкого давления, перерабатывающих большое коли­чество воздуха, адиабатическое расширение сжатого и предвари­тельно охлажденного воздуха возможно только в турбомашине, так называемом турбодетандере.

Однако последние достижения в части создания надежных высокооборотных подшипников позволяют использовать турбодетандеры для среднего, а в некоторых случаях и высокого давления взамен поршневых.

Турбодетандерами называются машины турбинного (лопаточного) типа, применяемые в холодильных циклах для понижения темпера­туры сжатого газа, его расширением с отдачей внешней работы.

Турбодетандеры могут быть одноступенчатые и многоступенчатые соответственно числу последовательно установленных рабо­чих колес с направляющие аппаратами.

Кроме того, детандеры принято делить на активные и реактив­ные.

Турбодетандер называется активным, если понижение давления происходит только в неподвижном направляющем аппарате, в котором энергия давления преобразуется в кинетическую энергию, а давление в колесе остается неизменным.

Турбодетандер называется реактивным, если понижение давле­ния происходит и в направляющем аппарате и в колесе.

В установках для разделения воздуха применяются почти иск­лючительно радиальные центростремительные турбодетандеры реак­тивного типа, характеризующиеся большей эффективностью, луч­шими конструктивными возможностями для осуществления количест­венного регулирования, более просты по форме рабочего колеса, меньшей чувствительностью к точности его изготовления и мень­шей стоимостью.

Этот тип турбодетандера впервые был предложен академиком П.Л. Капицей в 1939 году.

Основными элементами одноступенчатого центростремительного турбодетандера (рис. 2) или ступени многоступенчатого являются:

система неподвижных сопел, образованная лопатками направ­ляющего (соплового) аппарата 1;

система вращающихся каналов, образованная лопатками ра­бочего колеса 2.

Читайте также  Принцип работы усилителя звука

Направляющий аппарат и рабочее колесо размещены в корпусе 3.

Расширяемый газ поступает в подводящий патрубок 4 и при помощи улитки 5 равномерно подводится к соплам с давлением Ро и скорость Со.

Рис. 2. Схема одноступенчатого турбодетандера с центростремительно-радиальным колесом закрытого типа.

В соплах направляющего аппарата потенциальная энергия сжато­го газа частично превращается в кинетическую: на выходе из со­пел направляющего аппарата давление Р1

Для возникновения окружного усилия на лопатках колеса необ­ходимо соответствующее уменьшение момента количества движения потока относительно оси вращения. Это достигается определенными формами сопел направляющего аппарата, каналов рабочего коле­са и определенным сочетанием между скоростью вращения колеса и скоростями газа. Для этого, в частности, сопла направляющего аппарата и каналы рабочего колеса выполняют таким образом, что­бы скорость потока на выходе из сопел была наклонена под ост­рым углом α1 по направлению вращения колеса, а относительная скорость на выходе из каналов рабочего колеса была направлена под острым углом β2 против направления вращения колеса.

Давление P1 потока на входе в рабочее колесо обычно больше давления Р2 на выходе. Поэтому для уменьшения перетеканий газа между колесом и корпусом устанавливаются уплотнения лабиринто­вого типа.

В центростремительных ступенях турбодетандеров применяют ко­леса двух типов:

В центростремительно-радиальных колесах лопатки, а следова­тельно, и каналы располагают только в радиальной части колеса: от диаметра D1 до диаметра D2, который несколько больше, чем диаметр горлового сечения выходной воронки Dв. Поток на выходе из канала колеса направлен примерно радиально, а поворот на осевое направление происходит вне каналов колеса. Так как лопат­ки не входят в зону поворота, их ограничивающие поверхности могут быть выполнены цилиндрическими. Это резко упрощает изго­товление рабочего колеса.

В центростремительно-осевых колесах поворот потока с ради­ального направления на осевое осуществляется внутри каналов колеса. Этого достигают вводом лопаток в зону входной воронки и примерно радиальным расположением их выходных кромок.

При такой конструкции загиб выходной кромки лопатки на угол β2 в одной (радиальной) плоскости (как в центростремителъно-радиальном колесе) невозможен. Поэтому лопатки центростре­мительно-осевых колес выполняют пространственными, и изготовле­ние этих колес сложнее, чем центростремительно-радиальных.

Центростремительно-радиальные колеса выполняют, как прави­ло, закрытого типа, т.е. с каналами, ограниченными стенками по всему контуру их поперечного сечения.

Центростремительно-осевые колеса выполняют как полузакрыто­го типа, т.е. с каналами, контур поперечного сечения которых ог­раничен стенками лишь с трех сторон, и закрытого.

Условия работы турбодетандеров для установки разделения воз­духа характеризуются низкой температурой рабочей среды (на вы­ходе из машины температура близка к температуре конденсации), небольшим начальным давлением 0,5÷0,6 МПа. Рабочая среда — большей частью воздух, иногда азот. Массовый расход газа от 0,3 до 14 кг/сек (≈ от 1000 до 50000 кг/час). Степень расши­рения определяется отношением конечного давления к начальному:

Р

Рк = ≈ 0,25

Изоэнтропныйтермоперепад составляет около 38 Кдж/кг. Объ­емные расходы газа при условиях входа в турбодетандер из-за низкой температуры сравнительно невелики — 60÷3000 м3/час.

Поэтому машины имеют сравнительно небольшие размеры проточной части — даже в турбодетандере ТДР-42-5, предназначенном для самой мощной воздухоразделительной установки, ширина нап­равляющего аппарата не превышает 20 мм. Число оборотов от 5700 до 21000 в минуту. Масса и габариты турбодетендеров по сравнению с другим оборудованием установок небольшие. Адиаба­тический кпд этих машин составляет 80-85 %.

Дата добавления: 2015-08-11 ; просмотров: 2603 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Турбодетандерные установки принцип работы

О турбодетандерах

Турбодетандер – расширительная машина лопаточного типа, в которой происходит расширение потока газа с совершением внешней механической работы. Расширение газа с отводом энергии приводит к понижению давления и температуры газа, а также выработке «холода».
Турбодетандеры – основные машины по производству «холода» в циклах современных низкотемпературных установок. Турбодетандер представляет собой низкотемпературную турбину, для которой главная задача – понижать давление газа с целью снижения температуры газа и отвода от него энергии вовне за счет совершения газом механической работы.

Рабочие параметры турбодетандеров ОАО «НПО «ГЕЛИЙМАШ»

Мощности, кВт от 0,05 до 5000
Расход газа, млрд. нм3/год от 0,002 до 5,0
Температуры на выходе, К от 273 до 4,5
Степень расширения в одной ступени от 1,2 до 30
Адиабатный КПД до 87%
Диаметры рабочих колес, мм от 20 до 500
Скорости вращения роторов, об/мин от 10 000 до 300 000
Рабочие среды турбодетандеров: воздух, азот, кислород, гелий, водород, природный газ, попутный газ и др.

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.

Турбодетандерные агрегаты (ТДА). История развития в НПО «ГЕЛИЙМАШ»

Школа развития турбодетандеростроения в НПО «ГЕЛИЙМАШ» имеет большую историю, начавшуюся еще во времена ВНИИКИМАШ. Первыми машинами для расширения газа в лопаточной турбине стали турбодетандеры, созданные под руководством нобелевского лауреата, академика П.Л. Капицы.

Первый турбодетандер, разработанный и изготовленный под руководством нобелевского лауреата в области физики, академика Петра Капицы.

Достижения наших специалистов были неоднократно отмечены специалистами ведущих мировых фирм и получили признание. В 1996 году в Брюсселе на Международной выставке Турбодетандеры ОАО «НПО «ГЕЛИЙМАШ» отмечены золотой медалью.

1996 г., Брюссель, Международная выставка. Турбодетандеры Объединения отмечены Золотой медалью.

В процессе развития инженерами и конструкторами ГЕЛИЙМАШ были созданы следующие типы турбодетандеров:

  • Воздушные турбодетандерные агрегаты низкого давления (НД) большой производительности для воздухоразделительных установок (ВРУ) на гидродинамических разъемных подшипниках и с тормозным электрогенератором;
  • Турбодетандерные агрегаты среднего давления (СД) и высокого давления (ВД) большой производительности для воздухоразделительных установок (ВРУ)на гидродинамических подшипниках;
  • Турбодетандерные агрегаты малой производительности на газо- и гидродинамических подшипниках;
  • Турбодетандерные агрегаты для расширения гелия на комбинированных подшипниках;
  • Турбодетандерные агрегаты для расширения водорода;
  • Турбодетандерные агрегаты для расширения природного и попутного газа на гидродинамических подшипниках;
  • Турбодетандерные агрегаты для расширения природного газа большой производительности на магнитных подшипниках.

Применение турбодетандеров

Турбодетандеры находят применение в криогенных установках. Их также с успехом используют в устройствах для разделения воздуха и в установках для ожижения азота, находящегося под давлением. Без расширительной турбины сегодня сложно представить себе современное предприятие по переработке природного газа.

Турбодетандер фактически представляет собой источник дешевой и чистой энергии.

Основное же применение турбодетандеры находят в газовой промышленности, где играют роль установок для расширения газа. В турбине происходит процесс преобразования энергии, количество которой прямо связано с мощностью энергетического потенциала газового потока. Применение турбодетандеров позволяет утилизировать избыток энергии, который образуется при перекачивании газа через распределительные станции.

Читайте также  Настройка прямого кабельного соединения

Активно применяются турбодетандеры в период пуска газотурбинных установок и проворачивания роторов машин с целью их охлаждения. Снижение температуры газа необходимо и в установках, где происходит его сжижение, а также при предварительной подготовке газового продукта к транспортировке и для удаления избыточной влаги посредством ее вымораживания.

Направления применения турбодетандерных агрегатов

Турбодетандерные агрегаты используются в составе следующих видов установок:

  • Воздухоразделительные установки (ВРУ)
  • Ожижители азота, водорода и гелия
  • Воздушные холодильные машины ВХМ
  • Гелиевые рефрижераторы
  • Ожижители природного газа (ПГ)
  • Турбодетандеры-электрогенераторы на перепаде давлений сетевого газа

Детандер принцип работы

Закон сохранения энергии, также известный как «Первое начало термодинамики» гласит: энергия не может быть создана или уничтожена – она лишь переходит из одного вида в другой в различных физических процессах

Что такое турбодетандер?

Следуя Первому началу термодинамики, турбодетандер преобразует внутреннюю энергию сжатого газа в механическую с понижением его температуры. Иными словами, турбодетандер – динамическая расширительная машина лопаточного типа, в которой происходит адиабатическое расширение потока газа с совершением внешней механической работы. Расширение газа с отводом энергии приводит к понижению давления и температуры газа.

Именно благодаря совершению работы турбодетандер обеспечивает гораздо более низкие температуры газа на выходе при той же величине падения давления по сравнению с дросселем. Учитывая большую развиваемую на валу мощность, в зависимости от требований клиента мы предлагаем турбодетандеры с нагрузкой в виде компрессора – серия АДКГ или генератора – серия ДГА.

Принцип работы турбодетандера

Технологический газ под высоким давлением поступает через входной сопловой аппарат на рабочие лопатки расширительной турбины, отдавая им часть своей кинетической энергии и сообщая лопаткам крутящий момент. Рабочие лопатки передают крутящий момент через диск турбины на вал.

Таким образом, газ проходит из области высокого давления через турбину в область низкого давления, при этом расширяясь и ускоряясь. В результате этого процесса газ теряет свою температуру и вырабатывает механическую энергию вращения, которую используют для вращения находящегося с ним на одном валу генератора или компрессора. Отработанный газ выпускается через выходной диффузор.

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: