понент (в рассматриваемом случае — это кислород из потока воз-
духа). Для этого были созданы специальные адсорбенты, селектив-
но поглощающие кислород, которые получили название “углеродно-
молекулярные сита” (УМС). Основополагающая работа в этом напра-
влении была выполнена в 1973 г. [3]. Серийное производство таких ад-
сорбентов было освоено к началу 80-х гг. XX в. Современные АВРУ-А
с использованием УМС позволяют получать азот с чистотой выше
99,5%,
при этом воздух на входе в установку может сжиматься до да-
вления 1,2МПа. В случае получения менее чистого азота (менее 95%)
используют более простые технологические схемы и более низкое да-
вление воздуха.
Как следует из рис. 1, желательно иметь температуру охлаждения
на холодной головке КГМ примерно 100 K, что соответствует давле-
нию продукционного азота на выходе из АВРУ-А 0,8МПа. Исполь-
зование машины КГМ-9000/80-1 (как в установке Аж-0,05) в слу-
чае конденсации азота с концентрацией 99,5% приведет к эконо-
мии энергии привода на 27%, а за счет увеличения холодильного
коэффициента вследствие увеличения температуры конденсации азо-
та с 77 K до 100 K (из-за роста давления азота) дополнительно на
30% [3].
Однако при этом не учтены затраты энергии на получение
N
2
на установке АВРУ-А, которые составляют 0,45. . . 0,5 кВт
∙
ч/кг
N
2
.
С учетом этих затрат и экономии энергии привода КГМ на сжиже-
ние азота под давлением 0,8МПа получим общий расход энергии
1,5. . . 1,6
кВт
∙
ч/кг
N
ж
2
.
При дросселировании жидкости до атмосферно-
го давления удельный расход энергии сравняется с соответствующими
показателями Аж-0,05. К техническим преимуществам предложенной
установки следует отнести короткий пусковой период АВРУ-А и КГМ
Стирлинга, что позволяет быстро запустить установку, а также обес-
печивает ее автономность.
Предлагаемая в настоящей статье схема получения жидкого азо-
та может быть реализована и для получения жидкого кислорода при
замене АВРУ-А на АВРУ-К (кислород). Поскольку температура кон-
денсации кислорода выше, чем у азота, сжижение кислорода может
быть проведено при более низком давлении, чем сжижение азота
(0,5. . . 0,6
МПа вместо 0,8МПа).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
А р х а р о в А. М., М а р ф е н и н а И. В., М и к у л и н Е. И. Криогенные
системы: В 2 т. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1996.
2.
А р х а р о в А. М., М а р ф е н и н а И. В., М и к у л и н Е. И. Криогенные
системы: В 2 т. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1987.
204
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012