Детандер
Детандер (от франц. détendre - ослаблять)
машина для охлаждения газа путём его расширения с отдачей внешней работы. Д. относится к классу расширительных машин (см. Пневмодвигатель), но применяется главным образом не с целью совершения внешней работы, а для получения холода. Расширение газа в Д. - наиболее эффективный способ его охлаждения. Д. используется в установках для сжижения газов и разделения газовых смесей методом глубокого охлаждения (См. Глубокое охлаждение), в криогенных рефрижераторах, в установках, имитирующих высотные и космические условия, в некоторых системах кондиционирования воздуха (См. Кондиционирование воздуха) и т.д.
Наиболее распространены поршневые Д. (рис. 1) и турбодетандеры (рис. 2). Поршневые Д. - машины объёмного периодического действия, в которых потенциальная энергия сжатого газа преобразуется во внешнюю работу при расширении отдельных порций газа, перемещающих поршень. Они выполняются вертикальными и горизонтальными, одно- и многорядными. Торможение поршневых Д. осуществляется электрогенератором и реже компрессором. Применяются в основном в установках с холодильными циклами высокого 15-20 Мн/м2 (150-200 кгс/см2) и среднего 2-8 Мн/м2 (20-80 кгс/см2) давлений для объёмных расходов газа при температуре и давлении на входе в машину (физических расходов) 0,2-20 м3/ч. Турбодетандеры - лопаточные машины непрерывного действия, в которых поток проходит через неподвижные направляющие каналы (сопла), преобразующие часть потенциальной энергии газа в кинетическую, и систему вращающихся лопаточных каналов ротора, где энергия потока преобразуется в механическую работу, в результате чего происходит охлаждение газа. Они делятся по направлению движения потока на центростремительные, центробежные и осевые; по степени расширения газа в соплах - на активные и реактивные; по числу ступеней расширения - на одно- и многоступенчатые. Наиболее распространён реактивный одноступенчатый центростремительный Д., разработанный П. Л. Капицей. Торможение турбинных Д. осуществляется электрогенератором, гидротормозом, нагнетателем, насосом. Турбодетандеры применяются главным образом в установках с холодильным циклом низкого давления 0,4-0,8 Мн/м2 (4-8 кгс/см2) для объёмных (физических) расходов газа 40-4000 м3/ч. Созданы турбодетандеры для холодильных циклов низкого, среднего и высокого давлений с объёмными расходами газа 1,5-40 м3/ч. Эти машины характеризуются малыми размерами (диаметр рабочего колеса 10-40 мм) и высокой частотой вращения ротора (100000-500000 об/мин).
Лит. см. при ст. Глубокое охлаждение.
А. Б. Давыдов.
Рис. 1. Схема поршневого детандера: 1 - поршень; 2 - цилиндр; 3 - впускной клапан; 4 - выпускной клапан; 5 - кривошипно-шатунный механизм.
Рис. 2. Схема центростремительного реактивного турбодетандера: 1 - спиральный подвод газа; 2 - направляющий сопловой аппарат; 3 - ротор; 4 - отводной диффузор.