|
|
|
Главная --> Справочник терминов Каскадным холодильным Предыдущие утверждения относительно задач исследования разрушения хорошо иллюстрируются на примере твердого поливинилхлорида (ПВХ) (рис. 1.1 —1.3). Образцы труб для воды подвергаются хрупкому разрушению под действием внутреннего давления при высоком значении касательного напряжения, частично пластическому разрушению — при умеренных значениях напряжения, действующего в течение длительного времени, и разрушению, обусловленному ростом термических трещин (трещин серебра '>, образующихся при ползучести),— при низких значениях напряжения, действующего очень длительное время. Тремя процессами, вызывающими разрушение труб в данных трех примерах, являются соответственно быстрое вытягивание дефектов, течение материала и термоактивационный рост дефектов. Во всех трех процессах элемент объема, в котором вызывается разрушение, конечен; следовательно, неоднородные деформации должны быть локальными. Ниже мы рассмотрим природу подобной неоднородной деформации предположительно однородного материала и попытаемся объяснить ее. осям тензора напряжений: IvJ = Iv2! = Iv3l = 1/УЗ) равна у 3/2о"т, и не более чем на 7% отличается от максимального касательного напряжения — это установлено А. А. Ильюшиным. Отметим, что исторически условиям Трески — Сен-Венаиа и Губера — Мизеса предшествовало условие прочности Мора: раз-рушеиие происходит тогда, когда на площадке с нормалью v величина касательного напряжения ат достигает критического значения, зависящего от о>: Соответствующий максимум касательного напряжения определяется из выражения или структурная вязкость) принимают постоянные значения только при достижении некоторого значения градиента скорости. Графические зависимости изменения величины касательного напряжения от градиента скорости называют кривыми течения. Для ньютоновских жидкостей кривые течения представляют собой прямые (рис. 22), выходящие из начала координат под некоторым углом а. Тангенс ратора к тензору напряжений; Па — тензор напряжения; a — составляющие компоненты нормального напряжения; т — составляющие компоненты касательного напряжения; б — компоненты единичного тензора; g — главный вектор массовых сил, отнесенный к единице массы; су — удельная теплоемкость жидкости при постоянном объеме; q — вектор теплового потока, связанный с градиентом температуры в изотермической среде законом теплопроводности [q = — Я (у Т)]; А — теп- Теория Давиденкова и Фридмана представляет собой синтез гипотезы наибольших касательных напряжений и гипотезы наибольших удлинений. Характеристикой напряженного состояния по этой теории является отношение наибольшего касательного напряжения к наибольшему приведенному растягивающему напряжению. В теории Волкова, учитывающей микронеоднородность реальных материалов, при всех возможных напряженных состояниях (даже при объемном сжатии) хрупкое разрушение является результатом действия микроскопических растягивающих напряжений. Принципиально важно то обстоятельство, что в статистической теории прочности полностью исключена концепция, по которой причиной разрушения могут быть предельные деформации (гипотеза предельных деформаций). разрыва, образовавшиеся при отрыве и лежащие в близких плоскостях, соединены участком разрушения на сдвиг (ступенька). Направление скалывания (сдвига) располагается примерно под углом 45° к поверхности отрыва. Это означает, что сдвиг происходит в направлении максимального касательного напряжения. В этой формуле X, Y и Z — параметры анизотропии: Х=К2(2— К); У =2— A,2; Z=AA Коэффициент Л,=г2/гь где г2 и г\ — пределы текучести при растяжении в направлении главных осей. Однако анизотропия экструзионных пластмассовых труб сравнительно невелика [224 — 226, 244]. Например, у труб из фторопласта-4 она составляет около 6% [70]. Поэтому Я~1 и вместо модифицированной теории Губера — Мизеса — Генки в расчете можно-использовать энергетическую теорию [224]. В работе Мрака [244] отмечается достоверность критерия Треска [140] (максимального касательного напряжения). Первый критерий, использовавшийся для оценки условий достижения предела текучести металлов, был предложен Треска [6], считающим, что критические условия определяются постоянным значением максимального касательного напряжения; соответствующее аналитическое выражение в главных напряжениях имеет вид Согласно критерию Треска значение касательного напряжения. при котором достигается состояние текучести, не зависит от нормального давления на плоскость, в которой происходит течение. Кулоном был предложен довольно общий критерий, характеризующий предельные условия разрушения [8]. Согласно высказанному им предположению, критическое значение сдвигового напряжения т в плоскости возрастает пропорционально приложенному к этой плоскости нормальному давлению, что описывается формулой Простейшими схемами НТК с каскадным холодильным циклом являются схемы с применением пропан-этанового или пропан-этиленового холодильного цикла. Обычно эти схемы двухступенчатые: на I ступени газ окончательно охлаждается за счет холода внешнего холодильного цикла, а на II — за счет внешнего этиленового или этанового цикла. Эти схемы используют либо для глубокого извлечения пропана (более 80%), либо для извлечения этана и более тяжелых углеводородов. ния конденсирующихся компонентов в исходном газе. Таким образом, схема является недостаточно гибкой к изменению состава перерабатываемого газа. Технико-экономические расчеты показывают, что она становится экономичной для переработки газов с содержанием С3+высшие около 300 г/м3. При переработке газа такого состава общие энергозатраты на ведение процесса по рассматриваемой схеме находятся на одном уровне с общими энергозатратами при работе по схеме с каскадным холодильным циклом. Преимущество рассматриваемой схемы — для получения низких температур требуется один хладоагент и меньше оборудования. Как уже отмечалось выше, эффективными являются схемы НТК с турбодетандерными установками. Был проведен полный анализ наиболее распространенных схем переработки газа: НТА, НТК с каскадным холодильным циклом и уже рассмотренной Технико-экономические показатели ГПЗ, работающего по схеме НТК с турбодетандером, несколько лучше показателей ГПЗ, работающего по схеме НТК с каскадным холодильным циклом, и значительно лучше, чем показатели ГПЗ, работающего по схеме НТА. Простейшими схемами НТК с каскадным холодильным циклом являются схемы с применением пропан-этанового или пропан-этиленового холодильного цикла. Обычно эти схемы двухступенчатые: на I ступени газ окончательно охлаждается за счет холода внешнего холодильного цикла, а на II — за счет внешнего этиленового или этанового цикла. Эти схемы используют либо для глубокого извлечения пропана (более 80%), либо для извлечения }'этана и более тяжелых углеводородов. ния конденсирующихся компонентов в исходном газе. Таким образом, схема является недостаточно гибкой к изменению состава перерабатываемого газа. Технико-экономические расчеты показывают, что она становится экономичной для переработки газов с содержанием С3+высшие около 300 г/м3. При переработке газа такого состава общие энергозатраты на ведение процесса по рассматриваемой схеме находятся на одном уровне с общими энергозатратами при работе по схеме с каскадным холодильным циклом. Преимущество рассматриваемой схемы — для получения низких температур требуется один хладоагент и меньше оборудования. Как уже отмечалось выше, эффективными являются схемы НТК с турбодетандерными установками. Был проведен полный анализ наиболее распространенных схем переработки газа: НТА, НТК с каскадным холодильным циклом и уже рассмотренной Технико-экономические показатели ГПЗ, работающего по схеме НТК с турбодетандером, несколько лучше показателей ГПЗ, работающего по схеме НТК с каскадным холодильным циклом, и значительно лучше, чем показатели ГПЗ, работающего по схеме НТА. Предварительное охлаждение природного газа вплоть до температур минус 30 — минус 45° С осуществляют жидкими холодильными агентами (аммиаком, пропаном, фреоном-12, фреоном-22), получаемыми на холодильных установках с замкнутым холодильным циклом. Предварительное охлаждение природного газа до более низких температур выгоднее осуществлять жидкими холодильными агентами (этиленом, этаном, фреоном-13, фреоном-14), получаемыми на установках с каскадным холодильным циклом (рис. 27). Сущность каскадного холодильного цикла состоит в том, что газ, сжижающийся при менее низкой температуре, используется в качестве холодильного агента для второго, более трудно конденсирующегося газа. В соответствии с данными табл. 6.1, для достижения степени извлечения этана 60% и выше необходимо снизить температуру процессов переработки газа до минус 80 °С и ниже. Для этой цели чаще всего применяют криогенные процессы с каскадным холодильным циклом и установки с турбодетан-дерными агрегатами. Число установок низкотемпературной конденсации с турбодетандерным агрегатом среди вновь проектируемых заводов преобладает над другими типами установок. Рис. 6.6. Принципиальная схема установки извлечения этана с каскадным холодильным циклом:  Катализаторе протекает Катализатором полимеризации Катализаторов ферментов Катализаторов используются Катализаторов образуются Катализаторов приготовленных Калиброванное отверстие Катализатор гидрирования Катализатор отфильтровывают |
- |
Навигация