Техника - молодёжи 1980-12, страница 20

Для этого сквозь особую начинку, отличающуюся исключительно развитой контактной поверхностью и устойчивостью к резким температурным перепадам, пропускаются заранее приготовленные сжиженные продукты-хладоносители (кислород и азот). Попав в чрево регенераторов, они возвращают насадке полученный как бы взаймы заряд холода, а сами нагреваются почти до температуры наружного воздуха. При этом кислород без остатка поступает в фурмы домен на дутье. '*

Трудоустроить азот несколько сложней. Лишь малую часть его запасают впрок для средств пожаротушения. Оставшуюся более значительную долю, включая и ту, что отработала в скруббере, металлургам употребить не на что. Но этот газ, как мы уже знаем, можно успешно использовать в различных отраслях народного хозяйства.

Что же происходит в другой половине регенераторов, уже завершившей «начинку» холодом? Они переключаются на прием воздушного «сырья», поступающего из скруббера. Когда эти полуциклы окончатся, обе группы агрегатов меняются ролями.

Теперь предстоит разделение фракций жидкого воздуха. Наружная среда для подобных глубин холода без особой натяжки может быть уподоблена раскаленной докрасна печке. Как бы тщательно ни изолировались поверхности теплооб-менных устройств и соединительных трубопроводов, просачивание вредоносного тепла полностью устранить невозможно. И это несмотря на то, что огромная установка высотой с пятиэтажный дом как бы погружена в металлический чехол из самой совершенной перлитовой теплоизоляции. Как же обезвредить чужеродное тепло?

Над проблемой начали задумываться еще в конце прошлого века. В 1895 году немецкий ученый Линде изобрел установку для получения кислорода в промышленных масштабах. Разумеется, применительно к более чем скромным запросам той эпохи. Действовала она на основе закона Томсона—Джоуля : расширяясь, газ охлаждается. В обычном состоянии его молекулы хотя и слабо, но все же сцеплены друг с другом. И только в процессе расширения начинается противоборство с силами сцепления. За счет принадлежащего воздуху тепла затрачивается определенная работа. Проще говоря, желанный холод можно получить, заставив газ «трудиться» против внутренних сил.

Столь несложный принцип был принят на вооружение в традиционной холодильной технике вплоть до 40-х годов нынешнего столетия. Правда, с одной поправкой: использовалась не внутренняя работа газа, а внешняя. Предварительно сжатый воздух заставляли расширяться и одновременно толкать поршень. Воздух при этом охлаждался, так как энергию, необходимую для выполнения внешней работы, черпал из своего же внутреннего запаса тепла.

Поршневые холодильные машины были очень неэкономичны, поскольку нуждались в колоссальной по величине компрессии — порядка 200 атм. Мало того, они оказались не в состоянии перешагнуть границу замораживания на отметке —150 °С. Температурный остаток, равный 24 °С, приходилось «добирать» по старинке — простым расширением газа без попутного привлечения полезной работы.

Честь поистине революционного

преобразования в этом деле выпала в конце 30-х годов на долю нашего соотечественника — акаде

мика П. Капицы. Он первым сумел удачно заменить «поршневой» принцип действия «турбинным». Сконструированная им модель великолепно примирила дотоле считавшиеся несовместимыми достоинства паровой и водяной турбин. К подобному шагу талантливого ученого подтолкнули необычные свойства жидкого воздуха, обладающего уникальным сродством как с водой, так и с газом В результате плодотворно проведенных экспериментов на смену поршневым установкам-мастодонтам, поглощающим массу энергии, явилась миниатюрная конструкция с небывало высоким КПД, действующая от обычного серийно выпускаемого компрессора. Служит она и по сей день. А именуется турбодетантором. Именно этот агрегат стал сердцем современной установки КТ-70.

Прежде чем переохладиться в турбодетанторе, газ проходит предварительную очистку в адсорберах (4), избавляясь от примеси балластной углекислоты. А для разделения его на компоненты используют, конечно, различие в температурах сжижения. Линде первым догадался вооружиться этой закономерностью для получения сравнительно чистого и дешевого кислорода путем многократной перегонки жидкого воздуха.

На установке КТ-70 процесс обогащения свежеприготовленной смеси жидким кислородом идет в от-мывочной колонне (10) с помощью противотока так называемой кубовой жидкости, содержащей до 39% кислорода. В соседнем аппарате-адсорбере (7) отделяются, хотя и не полностью, содержащиеся в воздухе углеводороды. Они выводятся в испаритель кубовой жидкости (9) и удаляются. (Если этого не сделать, накопившиеся углеводороды могут привести к взрыву.) Кстати гово-

сухой азот кислород технологически и

N* 0.—

иеоно-гелие&Аэ смесь

в

ьоэдчх из компрессор*

1

1

Ne Не

КИСЛОРОД жидкии

о,

и

ВОЗДУХ АТМОСФеРНЫИ

АЗОТ

КИСЛОРОД

ti

__""" кувоьая жидкость ^ К-

л / — неомо телиевАв смесь .р/ коистокоьый

0 кчвоьои — КРИПТОНОВЫЙ КОНЦеНТРАТ w коНЦектРАТ

™ жидкости