Сплошные стрелки показывают движение рабочих веществ по двум раздельным замкнутым контурам. Пунктирные стрелки Q обозначают теплопередачу: от этилена 8 к аммиаку 5 через разделяющую стенку, от аппаратов 2 и 7 к охлаждающей воде и от технологического потока к испарителю 11. Компрессоры сжимают пар; конденсация происходит в аппаратах 2 и 8, не в компрессорах.
Во врезке 12 верхний канал проводит жидкий этилен от приёмника 9 к регулирующему элементу 10, нижний — обратный холодный пар от испарителя 11 к компрессору 6. Потоки встречные и разделены стенкой; теплота передаётся от жидкости пару. Эти два прохода в основном маршруте сокращены: врезка не является третьим контуром.
Показаны функциональные связи, а не монтажная компоновка. Другие аммиачные нагрузки, масло- и газоотделители, полная арматура и заполнение систем опущены. Осушительная батарея, используемая в источнике только при заполнении этиленом, не включена в рабочий замкнутый маршрут. Размеры, давления и температуры не заданы.
Два самостоятельных контура, один тепловой контакт
В каскадной холодильной установке я прежде всего прослеживаю две разные вещи: куда движется хладагент и куда передаётся теплота. В этилено-аммиачной системе, описанной в книге под редакцией И. И. Воронцова, аммиак и этилен обращаются по отдельным замкнутым контурам. Аммиачный контур охлаждает конденсатор этиленового, а этиленовый обеспечивает более низкую температуру в технологическом дефлегматоре. Контуры связаны теплообменом, а не общей трубой. Само слово «каскад» здесь относится к связи холодильных циклов; число ступеней компрессора — другой признак.
Маршрут аммиачного контура
Пары аммиака из испарительных аппаратов поступают к компрессору. После сжатия и маслоотделения они проходят водоохлаждаемый конденсатор, превращаются в жидкость и собираются в приёмнике. Через регулирующие элементы жидкий аммиак возвращается к испарительным аппаратам, поглощает теплоту при испарении и снова поступает к компрессору. В рассматриваемой установке аммиачное охлаждение обслуживает и технологические аппараты, и конденсатор этиленового контура. В кратком вводном абзаце старой книги неудачно написано о сжижении в компрессоре. Я следую подробному описанию цикла: компрессор сжимает пар, а конденсация происходит в следующем теплообменном аппарате.
Маршрут этиленового контура
Этилен из приёмника идёт в жидком состоянии через переохладитель, затем через регулирующий элемент в испаритель. В исторической установке эту функцию выполняет технологический дефлегматор. Образовавшийся холодный пар проходит другую сторону переохладителя и охлаждает поступающую жидкость, после чего возвращается к компрессору. За компрессором сначала стоит водяной холодильник, а затем конденсатор, охлаждаемый аммиаком. Сконденсированный этилен стекает в приёмник, замыкая маршрут. Осушительная батарея в описанной установке включена при заполнении этиленом; книга отдельно указывает, что при работе на цикл её выключают. Я не добавляю её в постоянно действующую последовательность аппаратов.
Три разных тепловых связи
На схеме я разделяю три тепловые связи. Водяной холодильник снимает часть теплоты после сжатия. В межконтурном аппарате этилен конденсируется, отдавая теплоту аммиачной системе. В переохладителе жидкий этилен передаёт теплоту собственному обратному холодному пару, причём потоки проходят по разным сторонам. Назвать всё это просто охлаждением легко, но тогда теряется самое интересное: какая среда охлаждается, какая принимает теплоту и куда каждая из них уходит дальше.
Отличие от использования холода продукта
Для сравнения я возвращаюсь к разделению пирогаза: там жидкий продукт может испариться при охлаждении другого потока и уйти в газгольдер. В холодильном цикле рабочее вещество возвращается через компрессор и конденсатор. Этилен остаётся этиленом, но его название ещё не рассказывает маршрут. Чтобы понять роль потока, нужно проследить его возвращение или выход из системы.