Усовершенствованная схема сжижения метана с дросселированием и предварительным охлаждением:

Метан СН₄ - tкип=-160⁰С при Ратм=0,1 МПа

Цикл с дросселированием и предварительным охлаждением до -65°С с двухкаскадным хладоновым охлаждением Верхний контур хладон 404 и нижний для газа хладон 23. Между ними пластинчатый теплообменник. В каждом контуре по 4 компрессора. Включаются автоматикой по мере увеличения производительности. Производство Германия по специальному заказу в морском 40 футовом контейнере.          

При производительности 170 т/месяц (примерно 200 кг/час) расход электроэнергии сейчас 0,7 кВт час/л жидкого СН₄. Реально больше, т.к. работают не на полной нагрузке.

Газ для заправки автомобилей бывает двух видов:

1) Компримированный – автомобильные баллоны заправляют до 20МПа;

2) Сжиженный природный газ – на автомобильные баки установлены системы сброса избытка давления.

Испарение СПГ на кораблях – 0,1% в сутки, в баке автомобиля – 1% в сутки.

Потребители – автомобиль с СПГ может стоять до 5 суток, тепловоз 30 суток. – изоляция очень хорошая - просто растет давление в емкости. Камаз 600 км хода. Работает с зажиганием, но свечи специальные – мощнее. Хуже воспламеняется, зато можно увеличить степень сжатия. На корабле есть система охлаждения.

Цена у нас 16 р/кг. Пропан 17 р/кг.

Изоляция почти везде вакуумно-слоистая. Оба корпуса нержавейные. Это позволило не делать обваловку склада. Нужны большие емкости аккумуляторы. Даже при больших аккумуляторных баках есть ТЭЦ, работающие только днем.

В Старой Утке 200 млн.руб. стоит только система из 3 баков по 50 м³ и регазификация. Требуется очень много места по нашим нормам.

В больших установках вроде используют установки с хладоагентами (возможно и с детандерами), ни у кого нет большого давления газа, как в трансгазе. Никто за рубежом не заинтересовался таким предложением.

Сейчас планируют при всех ГНКС (газонаполнительных компрессионных станциях) создать типовые установки СПГ и повсеместно запускать большегрузный транспорт и автобусы на СПГ. Нужны специалисты и система переподготовки и аттестации.

Каскадные установки с регенеративным теплообменником:

Небольшая неточность на верхнем рисунке линия 4в-5в должна быть вертикальной (дросселирование i=const).

Обычно для хладонов приводятся диаграммы i-lgp и цикл в них выглядит следующим образом

Дополнительные теплообменники переохладители, усложняющие схему, повышают эффективность работы (уменьшают эксергетические потери), хотя установка будет работать и без них. В частности, процесс 2н-3н можно осуществить только, если температура рабочего тела превысит Тос.

Получения более низких температур, в так называемых криогенных установках, где Тн меньше 120 К, энергетически не эффективно получать в парокомпрессионных ТТ, так как при низких температурах возникают большие потери, связанные с теплопритоками из окружающей среды. Также повышается сложность установок и необходимость устройства большого числа каскадов. Криогенные температуры получают газожидкостных холодильных машинах.

Хладоносители.

При транспортировке холода неудобно использовать хладоны (большое количество, высокая цена хладонов), поэтому используют хладоносители.

Хладоносители – жидкости с низкими температурами затвердевания, которые применяются для транспортировки холода от холодильных установок к потребителям.

1) Первый тип хладоносителей – рассолы – это растворы - вода + соль

1.1) Н₂О + NaCl – хлористый натрий

При концентрации соли 23,1% температура замерзания раствора tзам=-21,2^оС (минимальная температура замерхания)

1.2) Н₂О + СaCl₂ – хлористый калий

Минимальная tзам=-55^оС При 29,9%

„–” сильная коррозионная активность.

Используется: NaCl (до -15^оС)

                      СaCl2 (до -45^оС)

„+” дешевые, безвредные.

Зависимость температуры замерзания от концентрации для всех растворов солей примерно одинакова и приведена ниже.

Параметры криогидратных точек:   1) NaCl tк=-21,2 оС при ξк=0,23   2) СaCl2 tк=-55 оС при ξк=0,299

Фазовая диаграмма раствора соли в воде (Криостатическая кривая)

С помощью вымораживания деминерализуют (опресняют) соленые воды. При охлаждении соленой воды ниже т-ры замерзания в ней образуются кристаллы льда, к-рые после отделения, промывки и плавления дают опресненную воду.

Чистая, без примесей солей, вода замерзает при нуле градусов по Цельсию, океанская вода с солесодержанием 35 граммов на литр — при температуре минус 1,85°С. Поэтому, если соленую воду медленно заморозить (пресная вода кристаллы получаются крупные – между ними соленая вода) потом медленно оттаивать – вначале тает соленая вода, потом пресная с концентрацией соли менее 1 г/л.

2) Второй тип хладоносителей  - Органические хладоносители

2.1) этиленгликоль С₂Н₄(ОН)₂ tзам=-73^оС (при концентрации 67%) ядовит Этиленгликоль – токсичный двухатомный спирт

2.2) - пропиленгликоль не ядовит С₃Н₆(ОН)₂ tзам=-50^оС (при концентрации 60%)

Сладковатый вкус.

Важно: При выборе мощности ХМ электрическая мощность сетевых насосов добавляется к мощности потребителя.