Криоустановка своими руками
Добавил пользователь Дмитрий К. Обновлено: 04.10.2024
Принцип работы криогенных установок основан на сжижении воздуха и последующем его разделении на азот, кислород и аргон.
Такой способ получения газов называется разделением воздуха методом глубокого охлаждения.
Криогенными считаются температуры ниже 120 К (-153 o С).
Сначала воздух сжимается компрессором, затем, после прохождения теплообменников, расширяется в машине-детандере или дроссельном вентиле, в результате чего охлаждается до температуры 93 °K и превращается в жидкость.
Дальнейшее разделение жидкого воздуха, состоящего в основном из жидкого азота и жидкого кислорода, основано на различии температуры кипения его компонентов: кислорода - 90,18 °K, азота - 77,36 °K.
При постепенном испарении жидкого воздуха сначала выпаривается преимущественно азот, а остающаяся жидкость все более обогащается кислородом.
Повторяя подобный процесс многократно на ректификационных тарелках воздухоразделительных колонн, получают жидкие кислород, азот и аргон нужной чистоты.
При относительно высокой стоимости криогенные блоки очень надежны, просты в эксплуатации, обладают высокими техническими характеристиками и позволяют получать газы высокой чистоты в очень больших объемах, например, газообразный азот сверхвысокой чистоты (до 1 ppb), который не может быть получен в адсорбционных и мембранных системах.
В то же время криогенные блоки являются экономически эффективными при долгосрочной эксплуатации за счет низкого удельного энергопотребления и низких эксплуатационных затрат.
Широкое применение нержавеющей стали, особенно для трубопроводов и клапанов, позволяет использовать простые и надежные сварные соединения, а также обеспечивает противокоррозионную стойкость. Кроме этого, само по себе сварные соединения нержавеющих трубопроводов как внутри холодного блока, так и в не его, обеспечивают долговечную плотность и не допускают протечек.
Основными техническими преимуществами криогенного способа являются гарантированная высокая чистота продукта при неизменном расходе, а также низкое удельное энергопотребление в течение всего срока эксплуатации.
Минимизация вращающихся и движущихся механизмов обеспечивает долгий ресурс работы криогенных установок.
При соблюдении проектных условий эксплуатации блока комплексной очистки (БКО) не требуется замена адсорбентов в течение всего срока службы установки.
Неделю назад была завершена работа с моей машиной по довольно интересной теме — криогенный бластинг нижней части кузова (днища) и её обработка воском-антикором со внутренними полостями, которая длилась в целом около недели. И, чтобы не ходить вокруг до около, введу вас в курс дела, что это такое, как это работает и зачем, наконец, оно нужно?! Даже, если кто-то из вас об этом уже знает, ознакомиться с данной темой ещё раз будет полезно).
Что такое криогенный бластинг? Это процесс нагнетания гранул сухого льда под давлением воздушной струи на очищаемую поверхность. В общих чертах метод подобен пескоструйной обработке и другим видам бластинга, только в качестве абразивного материала выступает сухой лёд. После такой чистки поверхность становится не просто чистой, а ещё и обезжиренной. Последнее свойство позволяет эффективно предлагать предварительную чистку перед нанесением антикора. Сухой лёд же имеет температуру -79 градусов Цельсия.
Как работает? Бластер, который приводится в действие мощным компрессором, дробит специально изготовленный гранулат сухого льда до мельчайших частиц. Эти мельчайшие частицы, вылетая из форсунки, обладают высокой скоростью, а соответственно, и высокой кинетической энергией. При ударе о какое-то препятствие (очищаемая поверхность) сухой лёд меняет агрегатное состояние. Он минует жидкую фазу и превращается в частицы углекислого газа. Такое химическое превращение происходит за очень малое количество времени, убирая за собой грязь, битум, жир и другие вещества…
Зачем это нужно? Рассмотрим не все случаи, а только те, которые касаются моей машины:
1) Предварительно очистить и обезжирить днище для нанесения антикоррозионного материала;
2) Очистить днище для выявления картины реального состояния автомобиля.
Теперь об антикоррозийной защите… Происходит нанесение воска на уже очищенную обезжиренную поверхность. Если же заводской хлоридный слой антикора PVC был нарушен или попросту отвалился вместе с повреждёнными участками при криогенной чистке, то защиту от коррозии необходимо восстановить. Для этого наносится новое антикоррозийное покрытие. Мне, например, было приятно, что на моей машине заводской антикор нигде не отвалился, несмотря на такой солидный возраст, и отсутствовали какие-либо косяки в виде ржавчины или вообще гнили. Было только нескольких маленьких районов, где была точечная коррозия, в последствии отбитая при чистке днища сухим льдом.
Как заявлено, такое покрытие не смывается распространёнными углеводородами, устойчиво к струйным эффектам во время дождя и в сухую погоду. И гарантия на данный антикор даётся аж 5 лет с ежегодным осмотром на наличие повреждений покрытия. Что ж, как говорится, поживём-увидим!
Ну а теперь ещё и подробные фото…
Для начала машина вот таким образом тщательно закрывается и поднимается на подъёмник. Затем снимаются колёса (в моём же случае мастер ненарочно сломал головку для секреток передних колёс и никак не смог извлечь эти колёса, поэтому все эти процедуры машина провела с 2-мя колесами), защита картера (если есть), выхлопная система, теплоизоляционные защиты… В моём же случае сняли ещё задний бампер с усилителем.
Близкое знакомство с устройством и его работой
Ознакомление с агрегатом и принципами его работы позволить выбрать наиболее подходящее решение, которое в будущем даст хозяевам возможность модернизировать, усовершенствовать созданное устройство. Любая самодельная холодильная камера обязана включать определенный набор элементов. К ним относится:
Также вы можете ознакомиться с ценами на готовые холодильные камеры:
Что можно соорудить своими руками
- холодильники, старые, но исправные, или те, которые можно отремонтировать;
- контейнеры, комнаты;
- погреба.
Приобретение готовой системы охлаждения необходимо при выборе одного из 2 первых вариантов. Обустройство камеры-погреба — способ более трудоемкий. Нередко встречаются рекомендации выбрать проект холодильной камеры, собираемой из сэндвич-панелей, однако он не обещает какой-либо особой экономии. Другая потенциальная альтернатива — пеноблоки — также не слишком выгодна в финансовом плане.
Морозильник из старинного холодильника
Эти нехитрые работы, тем не менее, обещают достойный результат. Агрегат, установленный в неотапливаемом помещении, будет обеспечивать достаточную температуру: -20° в зимнее время, -3° — жарким летом.
Маленький холодильник плюс большая камера
Размеры могут быть иными, но нельзя ожидать особых чудес от таких конструкций, так как большой объем помещения не позволит быстро охлаждать напитки, однако хранить овощи и фрукты в них реально. Если необходимы более низкие температуры, охладительная система должна быть мощнее.
Большая холодильная камера-комната
В роли комнаты может выступить любое нежилое помещение, например, небольшая хозяйственная постройка, сооруженная из кирпича. В этом случае действуют таким образом:
- делают деревянную обрешетку, на которую крепят плотную пленку (клеенку);
- пустое пространство заполняют пенопластом, стыки заделывают алюминиевым скотчем;
- делают деревянный пол, если в пристройке он земляной;
- все поверхности обшивают оцинкованными листами, все швы обрабатывают герметиком;
- устанавливают стеллажи и дверь, которую предварительно утеплили и снабдили герметичными уплотнителями.
Более простой (но и дорогой) способ — приобретение готового моноблока с датчиками, которые регулируют температуру автоматически. Если обустраивают холодильную камеру в погребе, то работа значительно упрощается: она состоит в заделывании щелей и уплотнения двери, однако в этом случае необходим монтаж сплит-системы.
Это самый дорогостоящий способ получить желаемое. В комплект входят не только сэндвич-панели, которые соединяются с помощью пазов, но и дверь, уже снабженная замком и ручкой. Для безопасности предусматривается аварийная кнопка, позволяющая выбраться из морозильника, если дверь случайно закрылась. Такую конструкцию возводят поэтапно:
Есть и другой вид таких камер: они изготовлены из промышленных холодильных панелей, но монтажом их занимаются профессионалы.
Как собирают последние конструкции, можно увидеть в этом видео:
Уже почти год в промышленной зоне Слау недалеко от лондонского аэропорта Хитроу суточные перепады в нагрузке региональных энергосетей успешно компенсирует первый в мире холодильник для электричества – 300-киловаттная криогенная аккумулирующая электростанция Highview Power Storage.
Ватты в термосе
Схема криогенной аккумулирующей электростанции. Энергия в повседневной жизни ассоциируется у нас с теплом. Однако в случае криогенной аккумулирующей электростанции ключ к сохранению энергии – это холод. Невостребованная в течение дня электроэнергия превращается в светло-серую жидкость с температурой -196°C, и это не что иное, как сжиженный атмосферный воздух.
Успех проекта был закреплен незамедлительно. На грант в ?1,1 млн, выделенный правительством страны, инициативная группа в составе Highview, региональных электросетей Scottish & Southern Energy и производителя криогенной техники BOC/Linde весной прошлого года запустила в Слау пилотную аккумулирующую станцию мощностью 350 кВт с емкостью хранилища 2,5 МВт/ч (4−8 часов работы сети с полной нагрузкой).
Несмотря на великолепный КПД в 83%, станция в Слау выбрасывает в атмосферу огромное количество отработанного пара с температурой в пределах 110-115°C. Существующие технологии рекуперации тепловой энергии с такими температурами не работают, и эффективны лишь в диапазоне 120-370°C. Чтобы превратить отходы в доходы, компания Scottish&Southern Energy использует бросовое тепло для прогрева испарителей CES, поднимая КПД аккумулятора с 50 до 70%.
Из огня да в полымя
Сборка станции на месте заняла всего два месяца, так как абсолютно все используемое в ней оборудование выпускается серийно и не требует дополнительной сертификации. По словам главного технолога Highview Роба Моргана, подобные системы можно собирать из готовых модулей, как конструктор Lego, и масштабировать их электрические характеристики в зависимости от требований сети. Емкость модуля, в свою очередь, определяется объемом энергоносителя: термос на 10 т жидкого воздуха плотностью 873 кг/м3 способен выдавать в сеть один мегаватт мощности в час, на 100 т — 10 МВт/ч, В периоды вынужденного бездействия CES-станции могут вырабатывать на продажу сжиженные технические газы или производить холод для пищевых, химических и металлургических комбинатов.
Хранение жидкого воздуха намного безопаснее, чем природного газа, мазута или дизтоплива, а сама технология криогенной аккумуляции энергии относительно проста, доступна и компактна.
Подготовленный таким образом и сжатый до 40 атм сухой и горячий воздух проходит через двухступенчатый турбодетандер — холодильную машину, в которой он дважды расширяется и теряет большую часть своей тепловой энергии (охлаждается), раскручивая лопатки турбин до 50 000 об/мин. Дополнительное охлаждение происходит также при дросселировании за счет эффекта Джоуля-Томпсона: находясь еще под давлением, газ медленно проходит в расширительную камеру через пористую перегородку — дроссель. В результате львиная доля закачанного в систему воздуха превращается в светло-серую текучую жидкость с температурой -196°C, а остатки охлажденного газа, не успевшие потерять всю тепловую энергию, закачиваются в турбодетандер повторно. Хранение жидкой смеси азота и кислорода осуществляется при атмосферном давлении в двух стандартных 10-тонных криогенных емкостях-термосах с двойной вакуумно-порошковой термоизоляцией.
Читайте также: