Разпределение на вътрешната температура на пластинчато-ребърен топлообменник в система за втечняване

Разпределение на вътрешната температура на пластинчато-ребърния топлообменник в система за втечняване:
1) Цикъл на разширение на азота: температурната разлика в топлообмена в двата края и средните части на топлообменника е много малка, а температурната разлика в другите части е голяма. Съществуват обаче определени изисквания за минималната температурна разлика в дизайна на топлообменника, която не може да бъде твърде малка. Като цяло, разпределението на температурната разлика в топлообмена е неравномерно, температурната разлика е голяма и необратимите загуби са големи, така че изискваната мощност на вала на съответния компресор ще бъде по-голяма;
2) Цикъл на разширение на азот-метан: охлаждащият капацитет в нискотемпературната част на топлообменника се осигурява от дроселната клапа. Смесителят на азот и метан се дроселира и охлажда. Поради високото съдържание на метан, температурната разлика в студения край след дроселирането е малка. След повишаване на температурата, метанът и азотът се изпаряват бързо, осигурявайки голям охлаждащ капацитет, което води до голяма температурна разлика в топлообменника и изпарената смесена газова смес продължава да се покачва. Осезаемата топлина се използва за осигуряване на охлаждащ капацитет на втечнен природен газ под високо налягане и температурната разлика започва да се проявява. След като тя се намали до определена стойност, студената течност се смесва с нискотемпературния газ на изхода на разширителя, за да продължи да осигурява охлаждащ капацитет на системата. Минималната температурна разлика вътре в студената кутия е в най-горещия край, най-студения край и сливането на дроселираната течност и разширителната течност. Освен това, средната температурна разлика на топлообменника е по-малка от тази при цикъла на втечняване с азотно разширение;
3) MRC: температурната разлика в топлообмена в нискотемпературния край вътре в топлообменника е малка, а температурната разлика е голяма, когато е близо до нормалната температура. Това се дължи главно на използването на изопентан за заместване на бутан в хладилния агент. След като компресираният смесен хладилен агент се охлади с морска вода, изопентанът в хладилния агент се кондензира в течност. В дроселирания смесен хладилен агент изопентанът започва да се изпарява при по-висока температура с голяма латентна топлина на изпарение. Тази част от охлаждащия капацитет не може да се изразходва при охлаждане на природния газ и смесения хладилен агент под високо налягане в топлинния поток. По този начин температурната разлика в топлообмена в тази секция е голяма. Използването на изопентан вместо бутан като хладилен агент с висока точка на кипене обаче може не само да намали консумацията на енергия, но и да увеличи температурната разлика в топлообмена, което е много полезно за цялата система;
С увеличаването на броя на етапите на хладилния цикъл, консумацията на енергия на хладилната система намалява, а коефициентът на охлаждане и ексергийната ефективност се увеличават, но влиянието на увеличаването на броя на етапите върху хладилната производителност намалява. Увеличаването на етапите на хладилния цикъл ще увеличи сложността на процеса и ще намали оперативността. Оптималните етапи на хладилните системи с различни мащаби са различни. Колкото по-голям е мащабът, толкова повече са оптималните етапи;

MRC включва цикъл с предварително охлаждане и цикъл без предварително охлаждане. Цикълът на предварително охлаждане включва също предварително охлаждане с чист хладилен агент и предварително охлаждане със смесен хладилен агент. Смесените хладилни агенти в тези цикли са разделени на различни етапи. Течността, отделена от всеки етап, се преохлажда и дроселира за охлаждане, а отделеният газ продължава да се охлажда и отделя. Етапите на разделяне са различни, сложността на процеса е различна и ефективността на хладилния цикъл е различна;
37. При проектирането на процеса на MRC е необходимо да се оптимизира структурата на процеса и да се избере подходящ брой цикли. MRC включва едноетапен MRC, двуетапен MRC, триетапен MRC и многоетапен MRC. Тези хладилни цикли се използват понастоящем. Различните етапи на хладилния цикъл, различната консумация на хладилна енергия и различната сложност на процеса трябва да бъдат избрани в зависимост от различния мащаб на обработка. Оптимизацията на MRC включва оптимизация на структурата и оптимизация на параметрите на процеса;