ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ СХЕМ ВОЗДУХОРАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО КИСЛОРОДА ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Аннотация

Проведен термодинамический анализ воздухоразделительных установок (ВРУ) для получения газообразного кислорода под давлением. Выполнено сравнение показателей ВРУ, работающих по схеме со сжатием продукционного кислорода в компрессоре и со сжатием в насосе жидкого кислорода с последующим нагревом до температуры окружающей среды. В результате проведенного анализа выведен безразмерный критерий, физический смысл которого заключается в том, что он характеризует отношение работы, затрачиваемой в кислородном компрессоре, к дополнительной работе, которую необходимо затратить для компенсации термодинамических потерь, связанных с работой насоса жидкого кислорода. Рассмотрен пример использования полученных соотношений для анализа ВРУ, работающей по циклу среднего давления и предназначенной для получения газообразного кислорода под давлением 16 МПа. Из термодинамического анализа такой установки следует, что расход энергии на сжатие кислорода в схеме с насосом может быть примерно в 1,5 раза меньше расхода энергии при использовании кислородного компрессора. Анализ ВРУ низкого давления показал, что при давлении продукционного кислорода ниже 7–8 МПа схемы с насосом жидкого кислорода более эффективны, чем традиционные схемы со сжатием продукционного кислорода в компрессоре. При давлении продукционного кислорода выше 7–8 МПа энергетически выгоднее становится схема с кислородным компрессором.