Search

Специальное конструкторско-технологическое бюро по криогенной технике Физико-технического института низких температур национальной Академии наук Украины (г. Харьков) существует более 40 лет. В этом бюро ведутся серьезные собственные исследования в области криофизики, которые затем внедряются в разработки различных уникальных криогенных систем и технологий. Здесь же на опытном заводе организуется их выпуск. Таким образом, в СКТБ последовательно реализуются все этапы исследований, разработок и изготовления разнообразных типов оборудования для криогенных систем и технологий народно-хозяйственного и специального назначения. Имея такие возможности, СКТБ берется не за отдельные приборы или системы, а изготавливает весь необходимый комплекс оборудования, который носит законченный вид. В статье изложены основные направления деятельности СКТБ, приведены некоторые разработки, которые в подавляющем большинстве делались не по готовым прототипам и методикам, а требовали создания новых математических моделей и даже принципов расчета, проведения значительных объемов полноценных физических экспериментов. Все это свидетельствует о том, что в СКТБ создана мощная интеллектуальная база и сильная организационная структура, способная успешно решать многие сложные задачи криогенной техники., The special reseaching and design bureau (SRDB) on a cryogenic engineering of Physicotechnical institute of low temperatures of a national Academy of Sciences of Ukraine (Kharkov) are more than 40 years. In this bureau the serious own researches in cryophysics’s area are carried on which then applies into developments of different unique cryogenic systems and technologies. Here on an experimental factory their production is organized. Thus, in SRDB all stages of researches, developments and production of various types of equipment for cryogenic systems both technologies of economic and special destination are sequentially realized. Having such possibilities, SRDB takes not separate instruments or systems but makes all necessary complex of equipments which haves the completed form. In the given article the main directions of SRDB’s activity are stated, the some developments are reduced which were in overwhelming majority made not on the ready prototypes and techniques but demanding the creations of new mathematical models and even of principles of calculations, holding of considerable volumes of valuable physical experiments. All this testifies that in SRDB creates the power intellectual base and strong organization structure capable to successfully decide many complicated tasks of a cryogenic engineering.

Потери эксергии в криогенных системах могут использоваться в качестве универсального критерия термодинамической эффективности. Рассматривается конкрет-ный смысл эксергетических потерь в случае различной постановки задач термодинамического анализа. Показано, что более обоснованные направления энергосбережения в криогенной системе могут быть установлены при сравнении реального цикла с соответствующим циклом без технических потерь., The losses in cryogenic systems can be applied as universal criterion of thermodynamic effectiveness. The concrete sense of exergetic losses is considered in cause of different problem formulation of thermodynamic analysis. It is shown that more substantiated directions of energyprivention in cryogenic system may be obtained by comparison of real cycle with the corespouding cycle without technical losses.

Application of mixtures of hydrocarbons as multi-component working substances enables development of simple, reliable and durable Joule-Thomson refrigerators designed for the cooling temperatures within the limits of (–183 ...–73) °С. The temperature, thermal, power and hydraulic parameters of a series of prototypes of the refrigerators developed on the basis of hermetic, small, single stage, lubricated reciprocal compressors mass-producing for various refrigerating sets are reported. The application of the lubricated compressors in the refrigerators down to and including the cooling temperature of –183 °С enables durability of the refrigerators. It has been just this case which offers promise for widespread application of the developed prototypes of the low-temperature equipment incorporating the refrigerators in spite of their slightly lower power efficiency as compared with gas refrigerating machines., Использование смесей углеводородов в качестве многокомпонентных рабочих тел позволяет создавать простые надежные и долговечные джоуль-томсоновские рефрижераторы для температур охлаждения из интервала (–183...–73) °С. Приведены температурные, тепловые, энергетические и гидравлические характеристики ряда опытных образцов рефрижераторов, которые созданы на основе герметичных малых одноступенчатых смазываемых поршневых компрессоров, выпускаемых серийно для различных холодильных агрегатов. Применение в рефрижераторах смазываемых компрессоров вплоть до температуры охлаждения –183 °С обеспечивает большой ресурс их работы. Именно это обстоятельство позволяет надеяться на перспективность широкого использования разработанных образцов низкотемпературного оборудования с рефрижераторами в их составе, несмотря на то, что они несколько уступают по энергетической эффективности газовым холодильным машинам., Використання сумішей вуглеводнів як багатокомпонентних робочих тіл дозволяє створити прості надійні та довговічні джоуль-томсонівські рефрижератори для температур охолодження з інтервалу (–183...–73) °С. Наведено температурні, теплові, енергетичні та гідравлічні характеристики ряду дослідних зразків рефрижераторів, які створені на основі герметичних малих одноступінчастих змащуваних поршневих компресорів, що випускаються серійно для різних холодильних агрегатів. Застосування в рефрижераторах змащуваних компресорів аж до температури охолодження –183 °С забезпечує великий ресурс їх роботи. Саме ця обставина дозволяє сподіватися на перспективність широкого використання розроблених зразків низькотемпературного обладнання з рефрижераторами в їх складі, незважаючи на те, що вони дещо поступаються з енергетичної ефективності газовим холодильним машинам.

The modern approach to cost calculation of the target product of the energy-transducing systems is based on the application of the thermoeconomics principles. Thermoeconomics considers exergy flows as cost bearers. The end-product cost is connected with each stage of exergy transformation. The basic thermoeconomic models of cost formation of the cold produced by a vapor compression refrigerator are considered. For testing thermoeconomic models the uniform method of the cost analysis of the exergy flows was applied. The conclusion about the advantage of a negentropy approach to decomposition of the exergy flows with regard to the refrigerator analysis has been drawn., Современный подход к определению стоимости целевого продукта энергопреобразующей системы основан на использовании аппарата термоэкономики. Термоэкономика рассматривает потоки эксергии как носители стоимости. Стоимость конечного продукта связывают с каждым этапом преобразования эксергии. Рассматриваются основные термоэкономические модели формирования стоимости холода, производимого парокомпрессорной холодильной машиной. При тестировании термоэкономических моделей применен единый метод стоимостного анализа эксергетических потоков. Делается вывод о преимуществе негэнтропийного подхода к декомпозиции эксергетических потоков применительно к анализу холодильной машины.

Растёт спрос на жидкие продукты разделения воздуха, особенно на жидкий кислород. Для их производства в больших количествах применяются воздухоразделительные установки (ВРУ), работающие по циклам двух давлений. В тех случаях, когда потребность в жидком кислороде составляет до 1000 кг/ч, можно использовать схемы с одним средним давлением. Анализируются показатели ВРУ среднего давления, в схему которой включен детандер-компрессорный агрегат (ДКА). Сравнение её с ВРУ, содержащей низкотемпературную холодильную машину, показало, что удельные затраты энергии могут быть снижены при использовании ДКА с 1,12 до 1 кВтч/кг жидкого кислорода., There is a growing demand for liquid air separation products, especially in the liquid oxygen. For their production in large quantities air separation units (ASU) is applied, which work in cycles of two pressures. In cases when the demand for liquid oxygen up to 1000 kg/h, it`s possible to use the scheme with one medium pressure. The rates of ASU average pressure in the circuit which included expander-compressor unit (ECU) are analyzed. Its comparison with ASU, containing low-temperature refrigeration machine showed that the specific energy consumption can be reduced by using ECU from 1.12 to 1 kWh/kg of liquid oxygen.

Предложен новый способ улучшения характеристик криогенных систем, основанный на использовании ступени с тепловой машиной. Работа машины организуется в области криогенных температур. С помощью тепловой машины производится дополнительное охлаждение потока рабочего тела с целью снижения потерь при его дросселировании. На примере рефрижератора и ожижителя Линде подтверждена возможность существенного увеличения их характеристик. Показано, что холодопроизводительность рефрижератора возрастает на величину, равную работе тепловой машины. Рост коэффициента ожижения в ожижителе Линде эквивалентен работе, производимой тепловой машиной. При использовании тепловой машины можно холодопроизводительность и эксергетический КПД азотного рефрижератора Линде увеличить в 2,4 раза., A new method for improving the characteristics of cryogenic systems, based on the use of step with the heat machine is offered. The machine work is organized in the field of cryogenic temperatures. An additional cooling stream of an actuating medium with the help of a heat machine is made for the purpose of decrease in losses at it its throttling. The possibility of a substantial increase their characteristics is confirmed on the example of the refrigerator and liquefier Linde. It is shown that cold production of refrigerator increases on the size equal to work of the heat machine. The growth rate of liquefaction in the Linde liquefier is equivalent to the work made by heat machine. It is possible cooling and exergy efficiency of the nitrogen refrigerator Linde increase in 2,4 times when using a heat machine.