* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

729 СЖИЖЕНИЕ ГАЗОВ 730 2 в а п п а р а т ч е р е з п а т р у б о к Н, о т р а б о т а н н ы й уходит через трубу Т в атмосферу. К р у п н ы м достоинством этого а п п а р а т а я в л я е т с я его н е ­ обычайная простота, дешевизна и быстрота пу­ с к а в х о д : у ж е с п у с т я 10—15 мин. п о с л е н а ч а л а действия, появляются первые порции жидкого воздуха, а спустя дальнейшие / часа аппа­ р а т д о с т и г а е т своей п о л н о й п р о и з в о д и т е л ь н о с т и (в а п п а р а т а х Л и н д е р а в н о й в е л и ч и н ы д о с т и ж е ­ ние с т а ц и о н а р н о г о с о с т о я н и я п р о д о л ж а е т с я н е ­ с к о л ь к о ч а с о в ) . К р у п н ы м н е д о с т а т к о м его я в ­ ляется низкий кпд: для получения 1 л жидкого в о з д у х а т р е б у е т с я 124-15 м з а с о с а н н о г о к о м ­ п р е с с о р о м в о з д у х а , т . е. с ж и ж а е т с я 4 , 5 4 - 6 % . Это о б с т о я т е л ь с т в о п о м е ш а л о р а с п р о с т р а н е н и ю а п п а р а т а Г е м п с о н а в п р о м ы ш л е н н о с т и , з а т о он является излюбленной лабораторной машиной, д л я к а к о й ц е л и он д е й с т в и т е л ь н о к а к н е л ь з я более пригоден. З н а ч и т е л ь н о е п о т р е б л е н и е э н е р г и и (64-8 IP в час на 1 л жидкого воздуха) объясняется тем, что Г е м п с о н доводит р а с ш и р е н и е в о з д у х а д о а т м о с ф е р н о г о д а в л е н и я . Л и н д е у ч е л то о б с т о я ­ т е л ь с т в о , что о х л а ж д е н и е п о д в л и я н и е м э ф ф е к т а Джоуля-Томсона приблизительно пропорцио­ нально р а з н о с т и давлений, тогда к а к ра­ б о т а с ж а т и я з а в и с и т от о т н о ш е н и я ко­ нечного и начального давлений. О х л а ж д е н и я , п о л у ч а ю щ и е с я п р и р а с ш и р е н и и в о з д у х а от 200 д о 50 atm и. от 150 д о 1 atm, п р и б л и з и т е л ь н о р а в н ы м е ж д у с о б о й , в то в р е м я к а к р а б о т а сжатия в первом случае составляет л и ш ь ок. j таковой во втором. Поэтому Линде главную массу сжижаемого воздуха заставляет расши­ р я т ь с я л и ш ь д о 50 atm, и п е р в ы е д в е с т у п е н и к о м п р е с с о р а з а с а с ы в а ю т и с ж и м а ю т до 50 atm л и ш ь то к о л и ч е с т в о в о з д у х а , к о т о р о е с ж и ж а ­ ется и л и уходит в атмосферу из второй бутыли. С х е м а а п п а р а т а Л и н д е и з о б р а ж е н а н а ф и г . 7. г 4 3 1 i Фильтрованный воздух за­ сасывается компрессором К и с ж и м а е т с я в 2—3 с т у ­ п е н я х до 50 atm, з а т е м о н Ф и г . 7. п р о х о д и т сосуд с N a O H д л я п о г л о щ е н и я з а к л ю ч а ю щ е й с я в нем у г л е к и с ­ лоты и сжимается в двуступенчатом компрес­ с о р е К до 200 atm. З а т е м в о з д у х п р о х о д и т через предварительный холодильник Х, в ко­ тором к и п и т п р и п о н и ж е н н о м д а в л е н и и ж и д ­ к и й аммиак, доставляемый небольшой вспомо­ гательной холодильной установкой, состоящей и з к о м п р е с с о р а JC к о н д е н с а т о р а _2Г . З д е с ь в о з ­ д у х о х л а ж д а е т с я до - 5 0 ° и п о с т у п а е т з а т е м в т.ротивоточный х о л о д и л ь н и к Х , где он п о д ­ вергается дальнейшему охлаждению и наконец р а с ш и р я е т с я в сосуде Б ! д о д а в л е н и я в 50 atm по в ы х о д е и з д р о с с е л ь н о г о в е н т и л я Д . Раз­ в и в а ю щ е г о с я п р и этом п о д в л и я н и е м э ф ф е к ­ т а Джоуля-Томсона холода бывает достаточно, ч т о б ы д о в о л ь н о з н а ч и т е л ь н а я ч а с т ь в о з д у х а пе­ решла в жидкое состояние; оставшаяся газо­ о б р а з н о й часть и д е т п о с р е д н е й т р у б к е х о л о ­ дильника, охлаждая по пути поступающий воздух высокого давления, и засасывается заг % г 3 2 3 г т е м к о м п р е с с о р о м i ? , п о с л е чего п о в т о р я е т с я описанный цикл. Д л я выпуска жидкий воз­ д у х переводится и з бутыли B через дроссель­ ный вентиль Д в Б ; часть воздуха п р и этом и с п а р я е т с я и у х о д и т в а т м о с ф е р у по в н е ш н е й трубке холодильника X, способствуя дальней­ шему охлаждению сжижаемого возду1Ф и г . 8. х а . И з бутыли Б жидкий воздух раз­ л и в а е т с я п о соот­ ветствующим сосу­ дам. Существенной частью установки является предвари­ тельный холодиль­ ник Х, хотя на пер­ в ы й в з г л я д он с о ­ вершенно излишен. Из табл. 2 мы ви­ д и м , что в е л и ч и н а эффекта ДжоуляТ о м с о н а р а с т е т до известных пределов с понижением начальной температуры, с другой стороны, охлаждение, испытываемое воздухом в холодильнике Х , не увеличивает холодиль­ н у ю мощность установки (т. е. число единиц т е п л а , о т н и м а е м ы х от о х л а ж д а е м о г о т е л а ) , так как Х , я в л я я с ь термически замкнутым те­ лом, может л и ш ь способствовать обмену тепла в н у т р и с и с т е м ы , н о н е о т в о д и т ь его н а р у ж у . Х о л о д и л ь н а я м о щ н о с т ь з а в и с и т т . о . от т о й t°, при которой воздух поступает в холодильник Х . П р и м я т и и 1 кг в о з д у х а с 200 д о 50 atm п р и н а ч а л ь н о й f° 16,8° п о г л о щ а е т с я 6,5 C a l , а п р и —53,2° у ж е 12,3, т . е . м о щ н о с т ь в о з р о с л а н а 9 0 % . Д л я о х л а ж д е н и я 1 кг с ж а т о г о до 200 atm в о з д у х а с 16,8° д о - 5 3 , 2 ° т р е б у е т с й 25,7 Са 1, д л я чего а м м и а ч н а я м а ш и н а т р е б у е т т е о ­ р е т и ч е с к и р а с х о д а э н е р г и и , р а в н о г о 3 500 кгм. Е с л и бы мы захотели достигнуть у в е л и ч е н и я мощности установки простым увеличением на 90% количества ц и р к у л и р у ю щ е г о воздуха, то нам пришлось бы повысить н а 90% мощ­ ность компрессора; последний требует теорети­ ч е с к и д л я с ж а т и я 1 кг в о з д у х а с 50 д о 200 atm п р и н а ч а л ь н о й т е м п - р е в 16,8° 14 400 кгм, т . е. применением предварительного о х л а ж д е н и я мы д о с т и г а е м у в е л и ч е н и я м о щ н о с т и н а 90 % п у т е м увеличения расхода рабочей силы л и ш ь на 24%. Данные расхода энергии и воды д л я охлажде­ н и я машинами Линде различных величин да­ н ы в т а б л . 3. Идея аппаратов для сжижения воздуха, пользующихся охлаждением, получаемым при расширении с производством внешней рабо­ т ы , не н о в а . У ж е Сименс (1857 г.) и Сольвей (1883 г.) з а п а т е н т о в а л и м а ш и н ы с ч а с т и ч н о й р е ­ куперацией энергии, затраченной в компрес­ соре, путем использования работы расшире­ н и я с ж а т о г о в о з д у х а в особом м о т о р е . П о м и м о выигрыша в рабочей силе этим достигается г о р а з д о б о л е е з н а ч и т е л ь н о е о х л а ж д е н и е , чем при простом мятии воздуха; т а к , расширяясь а д и а б а т и ч е с к и с д а в л е н и я в 40 atm до 1 atm п р и н а ч а л ь н о й t° 15° в о з д у х о х л а ж д а е т с я д о —172° (вместо + 7 ° п о д в л и я н и е м эффекта Д ж о у ­ ля-Томсона при тех ж е условиях). Практиче­ ское о с у щ е с т в л е н и е э т о й и д е и д о л г о е в р е м я н е удавалось; первым, построившим такой аппа­ р а т , был французский ученый Ж . К л о д . Основ­ н а я с х е м а его а п п а р а т а и з о б р а ж е н а н а ф и г . 8. С ж а т ы й д о 40 atm, о ч и щ е н н ы й от п р и м е с е й t 3 2 z 2 х 3 3 3