Исходные данные:
– 
− производительность установки по воздуху, м3/с;
– Т 1 − начальная температура воздуха, К;
– p 2 − конечное давление сжатия, МПа;
− D T 1 – разность температур между прямым и обратным потоками воздуха на тёплом конце предварительного теплообменника (D T 1=15 ÷ 20 К).
− D T 2 –разность температур между прямым и обратным потоками воздуха на тёплом конце основного теплообменника (D T 2 =5 … 10 К).
− Т 2' − температура воздуха на выходе из аммиачного теплообменника, К (задаётся преподавателем).
Температуру сжатого воздуха на выходе из теплообменника предварительного охлаждения Т 2” определяют с помощью таблиц или диаграммы Т-s по значениям 
. Значение энтальпии в точке 2 '' (h 2 '' )находят из уравнения теплового баланса этого теплообменника:
Значение энтальпий в точках 1 ' (h 1’) и 6 ' (h 6’)находят по температурам и давлениям в этих точках: 
, 
с помощью таблицы П 2.2 приложения.
Значение энтальпии в точке 3 (h 3)находят из уравнения теплового баланса основного теплообменника:
Температуру сжатого воздуха на выходе из основного теплообменника Т 3 определяют с помощью таблиц или диаграммы Т-s по значениям 
.
Найденные параметры точек цикла заносят в таблицу11.
Таблица 11
Параметры воздуха в характерных точках цикла Линде
с аммиачным охлаждением
| Параметры точек | Номера точек | ||||||||||
| 2' | 2'' | 6’ | 1’ | ||||||||
| Температура Т, К | |||||||||||
| Давление р, МПа | |||||||||||
| Энтальпия h, кДж/кг |
Определение холодопроизводительности
Удельную холодопроизводительность цикла определяют по изотермическому эффекту дросселирования при более низкой температуре воздуха Т 2'. С учетом потерь холода она равна
Требуемое количество холода для сжижения 1 кг воздуха при атмосферном давлении, q 0, кДж/кг
В действительном цикле удельное массовое количество жидкого воздуха, получаемого из 1 кг перерабатываемого воздуха, определится из выражения
Добавочный холод, сообщенный воздуху высокого давления в аммиачной холодильной машине 
, составит
Определение расхода энергии
Удельный расход энергии в цикле Линде с предварительным аммиачным охлаждением складывается из двух частей: удельных расходов энергии на привод воздушного компрессора l км и компрессора аммиачной холодильной машины l ам
Удельную работу в процессе политропного сжатия воздуха в компрессоре определяют по формуле
где 
– изотермический КПД компрессора (
).
Удельную работу сжатия в аммиачной холодильной машине определяют по добавочному холоду, передаваемому в промежуточном теплообменнике 4, и удельным энергозатратам на его производство
где 
− удельные энергозатраты аммиачного компрессора, зависящие от температур кипения и конденсации аммиака в элементах аммиачного контура (примем без расчёта 
.
Удельный расход энергии на 1 кг получаемой жидкости, кДж/кгж
Холодопроизводительность цикла, кВт
где r в − плотность воздуха, кг/м3; ̇ − производительность установки по воздуху, м3/с.
Массовый расход получаемого сжиженного продукта, кг/с
Мощность, затрачиваемая на реализацию цикла Линде с аммиачным охлаждением
Мощность электродвигателя воздушного компрессора
где 
– КПД электродвигателя (
).
Удельные показатели рассмотренных циклов Линде, характеризующие их эффективность, занести в таблицу 12.
Таблица 12
Сравнение показателей циклов Линде
| Показатели | Цикл Линде с однократным дросселированием | Цикл Линде с предварительным аммиачным охлаждением |
| Удельная холодопроизводительность цикла q х, кДж/кг | ||
| Удельное количество получаемого жидкого воздуха χ д, кг/кг | ||
Удельный расход энергии в цикле на 1 килограмм жидкости  , кДж/кгж
| ||
Холодопроизводительность цикла,  , кВт
| ||
Количество получаемого жидкого воздуха (кислорода)  , кг/с
| ||
| Общий расход энергии в цикле N э, кВт |
Вопросы для самоконтроля
1. Что дает в установке дополнительное охлаждение воздуха перед дросселированием?
2. За счет чего происходит сокращение удельных энергетических затрат в цикле с аммиачным охлаждением?
3. Для чего в схему включен предварительный теплообменник?
4. Объясните физический смысл хладопотерь от недорекуперации q нед?
5. Почему воздухоразделительные установки, использующие только эффект дросселирования, работают при высоких давлениях сжатия?
6. Что подразумевают под термином «изотермический КПД компрессора», и что он учитывает?
7. Почему теоретическое сжатие в воздушном компрессоре считают изотермическим, а не адиабатическим?
8. За счет чего получается холод в установках Линде?
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 3
РАСЧЕТ ЦИКЛОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ
ПОРШНЕВЫХ ДЕТАНДЕРОВ
Цель работы
Изучить схемы и циклы воздухоразделительных установок, использующих наряду с процессом дросселирования эффекты расширения воздуха с отдачей внешней работы в поршневых детандерах, работающих при среднем и высоком давлениях.
Приобрести навыки расчета и анализа технико-экономических показателей этих циклов.
Задание
Изобразить в Т-s диаграмме цикл среднего давления (цикл Клода) с поршневым детандером и определить параметры в узловых точках цикла.
Определить основные показатели цикла Клода:
– действительную холодопроизводительность Q ц;
– количество получаемого жидкого воздуха c;
– удельную работу, затрачиваемую в цикле l;
– удельный расход энергии на получение 1 кг жидкого воздуха lc.
Изобразить в Т-s диаграмме цикл высокого давления с поршневым детандером (цикл Гейляндта), определить параметры в узловых точках цикла, сделать расчет его основных показателей (аналогичных циклу Клода).
Провести сравнительный анализ технико-экономических показателей этих циклов при одинаковых начальных параметрах воздуха (р 1, Т 1).
Основы теории
В воздухоразделительных установках высокой производительности для получения значительного количества холода помимо эффекта дросселирования используют дополнительно эффект адиабатического расширения воздуха в расширительных машинах (детандерах). Циклы с применением детандеров являются более эффективными по затратам энергии, так как в них используется полезная работа, получаемая в детандерах в процессе расширения воздуха, для частичной компенсации расхода энергии на сжатие воздуха в воздушных компрессорах. Несмотря на экономичность, такие установки являются более сложными в эксплуатации.
Весь обрабатываемый воздух в таких установках делится на два потока: М − детандерный воздух, играющий роль холодильного агента, и (1- М) сжижаемый воздух, который направляется через дроссельный вентиль в аппарат для отделения жидкой фракции.
Количество получаемого холода в установках с детандером зависит от давления сжатия p 2, температуры Т д и количества детандерного воздуха М. Чем меньше давление сжатия, тем более низкую температуру должен иметь воздух перед детандером и тем больше количество воздуха должно направляться в него.
Если воздух перед детандером проходит предварительное охлаждение до низких температур (200÷170 К), то отпадает необходимость работы установки при высоком давлении. При этом доля детандерного воздуха М должна составлять не менее 0,7 ÷ 0,8 от общей массы перерабатываемого воздуха. Такие установки работают при среднем давлении сжатия в компрессоре p 2= 4 ÷ 10 МПа (цикл Клода).
Недостатком цикла Клода является трудность эксплуатации детандера при низких температурах, что сказывается на его технико-экономических показателях (η ад, η мех и т.д.).
В цикле высокого давления с детандером (цикле Гейляндта) воздух высокого давления перед поступлением в детандер не охлаждается до низких температур, как это происходит в цикле Клода. Детандер в цикле Гейляндта работает на более высоком температурном уровне, что облегчает его эксплуатацию, но даёт меньшее количество получаемого холода. По этой причине давление сжатия в такой установке должно быть не менее 18 ÷ 20 МПа. Доля детандерного воздуха М при этом составляет ̴ 50% от массы перерабатываемого воздуха.
Расчет цикла среднего давления с поршневым детандером
(цикла Клода)
Схема и цикл Клода показаны на рисунке 11.
Воздух сжимается в воздушном компрессоре 1 изотермически в процессе 1-2. Теплота сжатия после каждой ступени отводится в промежуточных водяных охладителях 2. В предварительном теплообменнике 3 сжатый воздух охлаждается холодными газами, выходящими из ожижителя и детандера, до температуры Т 3, после чего делится на два потока. Большая часть воздуха (М =0,7 ÷ 0,8) подается на расширение в детандер 7 для получения основного холода в установке (процесс 3-4), а меньшая часть 1- М дросселируется в дроссельном вентиле 5 и направляется в разделительную колонну 6 для сжижения.
Перед дросселированием воздух охлаждается в основном теплообменнике (процесс 3-5).
Рис.11. Цикл среднего давления с поршневым детандером (ц. Клода):
1 − многоступенчатый воздушный компрессор; 2 − промежуточный водяной охладитель; 3 − предварительный теплообменник; 4 − основной теплообменник; 5 – дроссельный вентиль; 6 − ректификационная колонна;
7 − поршневой детандер
Сжиженная доля воздуха в количестве χ извлекается из системы как конечный продукт, а не сжиженная часть в количестве 1- М - χ направляются в основной теплообменник для охлаждения воздуха прямого потока. По линии 7-4-9-1' идет процесс нагревания обратного потока холодного воздуха в теплообменниках: основном 5 и предварительном 3.
Определение расчетных параметров цикла
Исходные данные:
– − производительность установки по воздуху, м3/с;
– Т 1 − начальная температура воздуха, К;
– p 2 − конечное давление сжатия, МПа (задаётся преподавателем);
− T 3 − температура воздуха перед детандером (определяют по рисунку П 3.2 приложения 3);
– М − доля детандерного воздуха (задаётся преподавателем);
− D T н − разность температур между прямым и обратным потоками воздуха на тёплом конце основного теплообменника (D T н = 5 … 10 К);
− q и − потери холода из-за теплопритоков через изоляцию (табл. 10).
Расчёт энтальпии воздуха на выходе из детандера 
проводят по формуле, получаемой из определения адиабатного КПД:
Значением адиабатного КПД детандера задаются (η ад = 0,62÷0,68).
Температуру воздуха на выходе из детандера в точке 4 определяют с помощью таблиц П 2.2 «Теплофизические свойства воздуха в однофазной области» или диаграммы Т-s по значениям 
.
Значение энтропии в точке 3 (
) находят из таблицы П 2.2 по известным параметрам для этой точки 
.
Значение степени сухости в точке 8 (
), находящейся в области влажного насыщенного пара на пересечении изобары 
и адиабаты расширения 3-8 (
), выражают из формулы для энтропии влажного насыщенного пара
Здесь 
и 
– энтропии воздуха при давлении p 1 на линиях кипения и конденсации, соответственно (определяются по таблицам П 2.1.1 и П 2.1.2 приложения).
Энтальпию в точке 8 (
) рассчитывают по формуле
где 
и 
– энтальпии воздуха при давлении p 1 на линиях кипения и конденсации, соответственно (определяются по таблицам П 2.1.1, и П 2.1.2 приложения).
Энтальпию в точке 5 
рассчитывают по уравнению теплового баланса основного теплообменника
Температуру воздуха на выходе из этого теплообменника (в точке 5) определяют с помощью таблиц П 2.2 по давлению 
и энтальпии в этой точке 
.
Энтальпию в точке 9 
рассчитывают по уравнению теплового баланса теплообменника предварительного охлаждения
Температуру обратного потока в точке 9 на входе в предварительный теплообменник 3 определяют с помощью таблиц П 2.2 по давлению 
и энтальпии в этой точке .
Найденные параметры точек цикла заносят в таблицу13.
Таблица 13
Параметры воздуха в характерных точках цикла Клода
| Параметры точек | Номера точек | ||||||||||
| 1’ | |||||||||||
| Температура Т, К | |||||||||||
| Давление р, МПа | |||||||||||
| Энтальпия h, кДж/кг | |||||||||||
| Энтропия s, кДж/(кг К) |
Удельная массовая холодопроизводительность цикла с учетом всех хладопотерь составит
где 
− охлаждающий (изотермический) эффект дросселирования при Т 1, кДж/кг; 
− тепловой перепад при адиабатическом расширении воздуха в детандере, кДж/кг; 
− адиабатный КПД детандера.
Потери холода от недорекуперации 
, кДж/кг
где 
– изобарная теплоемкость воздуха, кДж/(кг К) (находят по табл. П 2.2); 
− перепад температур на теплом конце предварительного теплообменника.
Массовая доля жидкого воздуха, получаемого из 1 кг перерабатываемого воздуха, кг/кг
В общем виде удельная работа l, затрачиваемая в детандерном цикле, составит
где l км – работа, затраченная на привод компрессоров, кДж; l д − работа, возвращаемая турбодетандером, кДж.
Удельная работа на привод воздушных компрессоров равна
где R – газовая постоянная воздуха, кДж/(кг К); T 1 − температура начала и конца сжатия, К; – изотермический КПД компрессора ().
Удельную работу, возвращаемую турбодетандером, рассчитывают по формуле
где М − доля детандерного воздуха; − адиабатный КПД детандера; 
− механический КПД детандера (0,8 ÷ 0,82).
Возврат работы детандером составит
Удельный расход энергии на получение 1 кг жидкого воздуха lc, кДж/кг
Полная холодопроизводительность установки, кВт
Расход полученного жидкого воздуха, кг/с
Расчет цикла Гейляндта
Схема и цикл Гейляндта показаны на рис. 12.
Цикл Гейляндта является частным случаем цикла Клода. Отличительными особенностями его являются: высокое давление сжатия p 2 и отсутствие охлаждения воздуха перед детандером. Все процессы, протекающие в цикле, аналогичны циклу Клода.
Цикл Гейляндта состоит из следующих процессов:
1-2 − изотермическое сжатие воздуха в воздушном компрессоре 1 с промежуточным охладителем 2;
2-4 − действительный (политропный) процесс расширения воздуха в детандере 7;
2-8 − адиабатический (теоретический) процесс расширения воздуха в детандере 7;
2-3 − охлаждение прямого потока воздуха в основном теплообменнике 3;
3-5 − охлаждение воздуха в дополнительном теплообменнике 4;
5-6 − дросселирование сжатого воздуха в регулирующем вентиле 5;
6-7 − сепарация жидкого воздуха в разделительной колонне 6;
7-4 − процесс нагревания обратного потока воздуха (не сжиженных газов) в дополнительном теплообменнике 4;
4-1 − процесс нагревания обратного потока воздуха в основном теплообменнике 3.
Рис.12. Схема и цикл Гейляндта:
1 – многоступенчатый компрессор; 2 – промежуточный охладитель;
3 − основной теплообменник; 4 − дополнительный теплообменник;
5 – регулирующий вентиль; 6 − разделительная колонна; 7 −детандер
Определение расчетных параметров цикла
Исходные данные:
– − производительность установки по воздуху, м3/с (принять равной значению в цикле Клода);
– Т 1, p 1 − начальные температура и давление воздуха перед компрессором (из практической работы 2);
– p 2 − конечное давление сжатия (из практической работы 2);
– М − доля детандерного воздуха (M = 0,5);
– DT н – разность температур между прямым и обратным потоками воздуха на тёплом конце основного теплообменника (DT н = 5÷10 К);
– q и − потери холода из-за теплопритоков через изоляцию (см. табл. 10).
Заполнить ячейки таблицы 14 известными из исходных данных значениями и значениями, определяемыми процессами, протекающими на участках цикла.
Энтальпию воздуха на выходе из детандера рассчитывают по формуле
где − адиабатный КПД детандера в цикле Гейляндта (
− выше, чем в цикле Клода); – удельная энтальпия в точке 8 (определяется по формулам, приведенным в цикле Клода).
Температуру воздуха на выходе из детандера в точке 4 определяют с помощью таблицы П 2.2 приложения или диаграммы Т-s по значениям .
Энтальпию в точке 3 рассчитывают по уравнению теплового баланса основного теплообменника
Температуру воздуха в точке 3 на выходе из основного теплообменника находят с помощью таблиц П 2.2 по давлению 
и энтальпии в этой точке 
.
Температуру воздуха на выходе из дополнительного теплообменника в точке 5 определяют аналогично, используя уравнение теплового баланса этого теплообменника
где − удельная энтальпия сухого насыщенного пара воздуха при давлении p 1, выходящего (точка 7) из разделительной колонны 6 определяется по табл. П 2.1.2 приложения.
Таблица 14
Параметры воздуха в характерных точках цикла Гейляндта
| Параметры точек | Номера точек | |||||||||
| 1’ | ||||||||||
| Температура Т, К | ||||||||||
| Давление р, МПа | ||||||||||
| Энтальпия h, кДж/кг | ||||||||||
| Энтропия s, кДж/(кг К) |
Удельная холодопроизводительность цикла с учётом хладопотерь, кДж/кг
Доля сжиженного воздуха, кг/кг
Определение расхода энергии в цикле Гейляндта
Удельная работа l, затрачиваемая в цикле Гейляндта на обработку 1 кг воздуха в компрессоре с учётом возврата работы детандером составит, кДж/кг
Удельный расход энергии на единицу массы получаемого жидкого воздуха, кДж/кг
Возврат работы детандером составит
Основные расчетные технико-экономические показатели циклов Клода и Гейляндта свести в таблицу15 и сделать сравнительный анализ эффективности этих циклов.
Таблица 15
Таблица сравнительного анализа циклов Клода и Гейляндта
| Показатели циклов | Цикл среднего давления (ц. Клода) | Цикл высокого давления (ц. Гейляндта) |
Удельная массовая хладопроизводительность  , кДж/кг
| ||
Массовая доля жидкого воздуха  , кг/кг
| ||
| Удельный расход энергии (работы) на получение 1 кг жидкого воздуха , кДж/кг
| ||
Полная мощность, затрачиваемая на реализацию цикла  , кВт
| ||
Возврат энергии детандером  , %
| ||
Полная холодопроизводительиость установки  , кВт
| ||
Количество получаемого жидкого воздуха  , кг/с
|
Вопросы для самоконтроля
1. Что собой представляет собой расширительная машина − детандер и в чем ее принципиальное отличие от компрессора?
2. Что выражает адиабатный КПД детандера?
3. Как практически используется полезная внешняя работа детандера?
4. В чем отличие циклов Клода и Гейляндта?
5. Из каких эффектов складывается холодопроизводительность этих циклов?
6. От чего зависит холодопроизводительность детандера?
7. В чем достоинства и недостатки цикла высокого давления с детандером в сравнении с циклами Линде?
8. Дать сравнительную характеристику основных удельных показателей двух циклов с поршневым детандером (среднего и высокого давлений)?
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 4
Расчет цикла низкого давления с турбодетандером
Цель работы
Изучить принципиальную схему, цикл, принцип работы воздухоразделительных установок, работающих при низком давлении и использующих эффект расширения воздуха в турбодетандере. Приобрести навыки расчета цикла низкого давления и составления материального и теплового балансов установки для получения газообразных кислорода и азота.
Задание
Изобразить в Т-s диаграмме цикл низкого давления с расширением воздуха в турбодетандере (цикл П.Л. Капицы).
Найти параметры всех точек цикла и занести их в таблицу 16.
Определить расчетным путем основные технико-экономические показатели цикла: Q ц, c, l, lc.
Составить материальный и тепловой баланс воздухоразделительной установки.
Сделать сравнительный аналитический анализ удельных показателей всех циклов, рассчитанных в практических работах 2, 3, 4.
Основы теории
Цикл низкого давления, разработанный П.Л. Капицей, также относится к детандерным циклам. Основное отличие этого цикла − применение воздуха низкого давления (р 2 = 0,6 ÷ 0,7 МПа) и получение основного количества холода за счет расширения воздуха в воздушной турбине (турбодетандере) с производством внешней работы. Турбодетандер в этом цикле фактически является основной холодопроизводящей машиной, т. к. дроссельный эффект при низком давлении незначителен.
Турбодетандер, в отличие от поршневого детандера, имеет высокий адиабатный КПД (
).
С использованием цикла Капицы работают установки для получения жидкого и газообразного кислорода, азота значительно большей производительности, чем при использовании поршневых машин. В цикле низкого давления упрощается технологическая схема, повышается надежность работы установки, облегчается ее обслуживание. Поэтому в крупных установках для ожижения и разделения газов преимущественное применение находит цикл низкого давления.
Принципиальная схема и цикл установки низкого давления изображены на рисунке 13.
Рис.13. Цикл низкого давления (П.Л. Капицы):
1 − воздушный компрессор; 2 − промежуточный водяной охладитель;
3 − блок регенераторов; 4 − турбодетандер; 5 –конденсатор-разделитель;
6 − регулирующий вентиль
Воздух сжимается в турбокомпрессоре 1 до давления p 2 (процесс 1-2), охлаждается водой в промежуточном охладителе 2 и поступает на дальнейшее охлаждение в блок теплообменников-регенераторов 3, где охлаждается обратным потоком воздуха (процесс 2-3) до температуры Т 3. После регенераторов воздух делится на два потока. Основная его часть М (85÷95 %) направляется на расширение в турбодетандер 4, расширяется в нем (процесс 3-4) до начального давления p 1, с отдачей внешней работы и вносит полученный холод в трубное пространство конденсатора 5. Воздух на выходе из детандера (точка 4 на рис. 13) перегрет на 1÷3 градуса относительно температуры насыщения при давлении p 1 (точка 9 на рис. 1). Это обеспечивает отсутствие капель жидкости в проточной части детандера, а, следовательно, повышает его надёжность.
Другая, меньшая часть воздуха, в количестве 1- М (5÷15 %) подается на сжижение в межтрубное пространство конденсатора, охлаждается, конденсируется и переохлаждается в нём при давлении р 2 (процесс 3-6’-6), после чего дросселируется в регулирующем вентиле 6 до давления р 1 (процесс 6-7) и направляется в нижнюю часть конденсатора - разделителядля отделения жидкой фазы воздуха от паровой. Из-за контакта конденсата воздуха с перегретым воздухом, поступающим из детандера, между ними происходит тепло и массообмен, результатом которого является упаривание жидкой фазы, что приводит к уменьшению количества отводимого через сливной вентиль сжиженного воздуха (χ’<χ см. рис. 13).
Из конденсатора образующиеся при дросселировании пары воздуха и не сжиженные газы обратным потоком направляются в блок регенераторов для охлаждения насадки. В регенераторах происходит периодическое переключение потоков, проходящих через насадки, в результате чего происходит охлаждение прямого потока воздуха поверхностью насадки, аккумулирующей холод в период контакта с обратным потоком. Обратный поток воздуха, отдавая свой холод насадке, нагревается при постоянном давлении р 1 до температуры Т 1 ’ (процесс 5-1’). На теплом конце регенераторов разность температур между двумя потоками DT н составляет не более 3 градусов, поэтому потери от недорекуперации в этом цикле меньше, чем в циклах, использующих рекуперативные теплообменники. Помимо охлаждения воздух в регенераторах очищается от вредных примесей (влаги и углекислого газа) за счёт их вымораживания на поверхности насадки. Удаление этих продуктов с поверхности насадки осуществляется в процессе сублимации в обратный потоко воздуха.
Определение расчетных параметров цикла низкого давления
Исходные данные:
– − производительность установки по воздуху, м3/с (задаётся преподавателем);
– Т 1, p 1 − начальные температура, К и давление воздуха, МПа (из практической работы 2);
– p 2 − конечное давление сжатия, МПа (задается преподавателем p 2 = 0,6÷0,7 МПа /3/);
– 
– перегрев воздуха на выходе из детандера относительно температуры его в насыщенном состоянии при давлении p 1 (рекомендуют /3/ принимать 
;
– DT ж – переохлаждение конденсата перед дросселированием (DT ж = 0÷10 К, задаётся преподавателем);
– DT н – разность температур между прямым и обратным потоками воздуха на тёплом конце основного теплообменника (DT н = 3÷5 К).
Заполняют таблицу 16 значениями, известными из исходных данных, и значениями величин, которые определяются по этим данным (в точках 1, 2, 4, 6’, 6, 0, 9, 7, 1’).
Таблица 16
Параметры воздуха в характерных точках цикла Капицы
| Параметры точек | Номера точек | |||||||||||
| 6’ | 1’ | |||||||||||
| Температура Т, К | - | - | ||||||||||
| Давление р, МПа | ||||||||||||
| Энтальпия h, кДж/кг | ||||||||||||
| Энтропия s, кДж/(кг К) | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||
| Степень сухости, x | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
Предварительно принимают долю воздуха M, направляемого в детандер (
.
Температуру воздуха на выходе из турбодетандера (в точке 4) находят по уравнению
где 
− температура воздуха в состоянии насыщения (на линии конденсации) при давлении в конце процесса расширения в детандере (определяют с помощью таблицы П 2.1.2 приложения).
Энтальпию воздуха на выходе из детандера 
определяют с помощью таблицы П 2.2 или диаграммы Т-s в однофазной области (либо рассчитывают по аппроксимирующему уравнению 
, полученному из табличных данных для давления p 1).
Степень сухости влажного насыщенного пара воздуха в точке 7 (
определяют с учётом равенства энтальпий в точках 6 и 7 по уравнению
Предварительно задают температуру воздуха перед турбодетандером (T 3≈120 К).
Используя данные таблицы П 2.2, находят аппроксимирующую зависимость 
для давления p 2 и с её помощью определяют 
.
Уточняют правильность принятого значения температуры T 3 с помощью уравнения, описывающего действительное изменение энтальпии воздуха в детандере:
где − адиабатный КПД турбодетандера (); – удельная энтальпия в точке 8 (определяют по формулам, приведенным в практической работе 3, при рассмотрении цикла Клода).
Если значения левой и правой частей этого уравнения не совпадают, то методом последовательных приближений, изменяя значения T 3, добиваются их равенства.
Рассчитывают удельную массовую холодопроизводительность цикла с учетом хладопотерь
где − охлаждающий (изотермический) эффект дросселирования при Т 1, кДж/кг; М − доля детандерного воздуха; 
− теплота, отобранная от воздуха при его адиабатном расширении в турбодетандере (преобразованная в работу в детандере и выведенная из цикла), кДж/кг; − адиабатный КПД турбодетандера; 
−потери холода через изоляцию теплообменной аппаратуры, кДж/кг (