Tehnička termodinamika - Kemijsko-tehnološki fakultet

______________________________________________________________Ukapljivanje plinova
8. UKAPLJIVANJE PLINOVA
Ukapljivanje plinova koji imaju vrelište duboko ispod temperature okoline
ima veliki tehnički i znanstveni značaj. Iz tehnike niskih temperatura razvile
su se industrije koje se sve više razvijaju. Razdvajanje zraka na dušik i kisik, ili
pak drugih plinskih smjesa na njihove sudionike, jedna je od najvažnijih grana
tehnike niskih temperatura. Da bi se neki plin mogao ukapljiti, treba mu sniziti
temperaturu i tlak ispod kritičnih vrijednosti. Kapljevita i plinovita faza mogu
samo tu usporedno postojati, a to se traži u mnogim tehničkim zadacima; npr.
pri razdvajanju kapljevitih plinskih smjesa u sastavne dijelove, kod prijevoza
ukapljenih plinova u otvorenim spremnicima i sl. Uskladištenje i transport plinova
u ukapljenom stanju na najnižim temperaturama poprimili su već široke
razmjere tako da se brodovima redovito otpremaju velike količine ukapljenog
zemnog plina. Najznačajnije je ukapljivanje zraka.
8.1. TEORIJSKI RAD UKAPLJIVANJA
Uz investicijske troškove za ukapljivanje plinova, presudni su i pogonski
troškovi, a osobito troškovi za pogonsku snagu. Da bi se mogla ocijeniti valjanost
nekog postupka ukapljivanja, treba poznavati rad koji je teorijski bezuvjetno
potreban za ukapljivanje. Taj rad se mora izvršiti zato što je plinu potrebno
odvesti toplinu na temperaturama nižim od okoline i predati je okolini (rashladnoj
vodi) na višoj temperaturi.
Pretpostavimo da su termička svojstva plina poznata. Plinom raspolažemo
pri okolnom tlaku p 0 =1 bar i okolnoj temperaturi T0
, čije je stanje predočeno
(vidi sliku 120.) točkom M 0 =1 . Želimo li odatle dobiti kapljevit plin istog
tlaka moramo ga ohladiti barem na temperaturu zasićenja (vrenja) T s , točka
M ≡1′ , na donjoj graničnoj krivulji. Pripadni rad w za ukapljivanje bit će pri
331