توزيع درجة الحرارة الداخلية لمبادل حراري ذي زعانف صفيحية في نظام التسييل

توزيع درجة الحرارة الداخلية لمبادل حراري ذي زعانف صفيحية في نظام التسييل:
1) دورة تمدد النيتروجين: يكون فرق درجة حرارة التبادل الحراري عند طرفي ووسط المبادل الحراري صغيرًا جدًا، بينما يكون كبيرًا عند الأجزاء الأخرى. ومع ذلك، توجد متطلبات محددة للحد الأدنى لفرق درجة حرارة نقل الحرارة في تصميم المبادل الحراري، بحيث لا يمكن أن يكون هذا الفرق صغيرًا جدًا. بشكل عام، يكون توزيع فرق درجة حرارة التبادل الحراري غير متساوٍ، ويكون فرق درجة الحرارة كبيرًا، وتكون الخسائر غير القابلة للانعكاس كبيرة، لذا فإن متطلبات طاقة عمود الضاغط المقابل ستكون أكبر.
٢) دورة تمدد النيتروجين والميثان: يتم توفير قدرة التبريد في الجزء ذي درجة الحرارة المنخفضة من المبادل الحراري بواسطة صمام الخنق. يتم خنق خليط النيتروجين والميثان وتبريده. نظرًا لارتفاع محتوى الميثان، يكون فرق درجة الحرارة عند الطرف البارد بعد الخنق صغيرًا. بعد ارتفاع درجة الحرارة، يتبخر الميثان والنيتروجين بسرعة، مما يوفر قدرة تبريد كبيرة، وينتج عن ذلك فرق كبير في درجة الحرارة في المبادل الحراري، ويستمر الغاز المختلط المتبخر في الارتفاع. تُستخدم الحرارة المحسوسة لتوفير قدرة التبريد للغاز الطبيعي المسال عالي الضغط، ويبدأ فرق درجة الحرارة في التأثير. بعد أن ينخفض ​​إلى قيمة معينة، يتم خلط السائل البارد مع الغاز ذي درجة الحرارة المنخفضة عند مخرج الموسع لمواصلة توفير قدرة التبريد للنظام. يكون الحد الأدنى لفرق درجة الحرارة داخل الصندوق البارد عند الطرف الأكثر سخونة، والطرف الأكثر برودة، وملتقى السائل المختنق وسائل التمدد، علاوة على ذلك، فإن متوسط ​​فرق درجة الحرارة للمبادل الحراري أقل أيضًا من متوسط ​​فرق درجة الحرارة لدورة تسييل النيتروجين بالتمدد؛
3) نظام التبريد متعدد التبريد (MRC): يكون فرق درجة حرارة التبادل الحراري عند الطرف ذي درجة الحرارة المنخفضة داخل المبادل الحراري صغيرًا، بينما يكون كبيرًا عند الاقتراب من درجة الحرارة العادية. ويعود ذلك أساسًا إلى استخدام الإيزوبنتان بدلًا من البيوتان في المبرد. فبعد تبريد خليط المبرد المضغوط بمياه البحر، يتكثف الإيزوبنتان الموجود فيه إلى سائل. وفي خليط المبرد المختنق، يبدأ الإيزوبنتان بالتبخر عند درجة حرارة أعلى، مصحوبًا بحرارة تبخر كامنة كبيرة. ولا يمكن استهلاك هذا الجزء من قدرة التبريد عند تبريد الغاز الطبيعي وخليط المبرد عالي الضغط في التدفق الحراري، وبالتالي يكون فرق درجة حرارة التبادل الحراري في هذا الجزء كبيرًا. ومع ذلك، فإن استخدام الإيزوبنتان بدلًا من البيوتان كمبرد ذي نقطة غليان عالية لا يقلل من استهلاك الطاقة فحسب، بل يزيد أيضًا من فرق درجة حرارة التبادل الحراري، وهو أمر مفيد جدًا للنظام ككل.
مع ازدياد عدد مراحل دورة التبريد، ينخفض ​​استهلاك الطاقة لنظام التبريد، ويرتفع معامل التبريد وكفاءة الطاقة المتاحة، إلا أن تأثير زيادة عدد المراحل على أداء التبريد يتضاءل. تؤدي زيادة مراحل دورة التبريد إلى زيادة تعقيد العملية وتقليل سهولة التشغيل. تختلف المراحل المثلى لأنظمة التبريد باختلاف أحجامها، فكلما زاد حجم النظام، زاد عدد المراحل المثلى.

تتضمن دورة التبريد المختلط (MRC) دورة مع تبريد مسبق ودورة بدون تبريد مسبق. وتشمل دورة التبريد المسبق تبريد المبرد النقي وتبريد المبرد المختلط. تُقسم المبردات المختلطة في هذه الدورات إلى مراحل مختلفة. يُبرد السائل المفصول من كل مرحلة ويُخفض معدل تدفقه للتبريد، بينما يستمر تبريد الغاز المفصول وفصله. تختلف مراحل الفصل، وتختلف درجة تعقيد العملية، وتختلف كفاءة دورة التبريد.
٣٧- في تصميم عملية التبريد بالتدوير، من الضروري تحسين بنية العملية واختيار عدد الدورات المناسب. تشمل دورات التبريد بالتدوير دورات أحادية المرحلة، وثنائية المرحلة، وثلاثية المرحلة، ومتعددة المراحل. تُستخدم هذه الدورات حاليًا. يجب اختيار مراحل مختلفة لدورة التبريد، واستهلاك طاقة تبريد مختلف، وتعقيد مختلف للعملية وفقًا لحجم المعالجة المختلف. يشمل تحسين دورة التبريد بالتدوير تحسين البنية وتحسين معلمات العملية.