Εσωτερική κατανομή θερμοκρασίας του εναλλάκτη θερμότητας με πτερύγια πλάκας σε σύστημα υγροποίησης

Εσωτερική κατανομή θερμοκρασίας του εναλλάκτη θερμότητας με πτερύγια πλάκας σε σύστημα υγροποίησης:
1) Κύκλος διαστολής αζώτου: η διαφορά θερμοκρασίας ανταλλαγής θερμότητας στα δύο άκρα και στα μεσαία μέρη του εναλλάκτη θερμότητας είναι πολύ μικρή και η διαφορά θερμοκρασίας ανταλλαγής θερμότητας στα άλλα μέρη είναι μεγάλη. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες απαιτήσεις για την ελάχιστη διαφορά θερμοκρασίας μεταφοράς θερμότητας στο σχεδιασμό του εναλλάκτη θερμότητας, η οποία δεν μπορεί να είναι πολύ μικρή. Γενικά, η κατανομή της διαφοράς θερμοκρασίας ανταλλαγής θερμότητας είναι ανομοιογενής, η διαφορά θερμοκρασίας είναι μεγάλη και η μη αναστρέψιμη απώλεια είναι μεγάλη, επομένως η απαίτηση ισχύος άξονα του αντίστοιχου συμπιεστή θα είναι μεγαλύτερη.
2) Κύκλος διαστολής αζώτου-μεθανίου: η ψυκτική ικανότητα στο τμήμα χαμηλής θερμοκρασίας του εναλλάκτη θερμότητας παρέχεται από τη βαλβίδα πεταλούδας. Ο αναμικτήρας αζώτου και μεθανίου περιστρέφεται και ψύχεται. Λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε μεθάνιο, η διαφορά θερμοκρασίας στο ψυχρό άκρο μετά τον στραγγαλισμό είναι μικρή. Μετά την αύξηση της θερμοκρασίας, το μεθάνιο και το άζωτο εξατμίζονται γρήγορα, παρέχοντας μεγάλη ψυκτική ικανότητα, με αποτέλεσμα μια μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας στον εναλλάκτη θερμότητας και το εξατμιζόμενο μικτό αέριο συνεχίζει να αυξάνεται. Η αισθητή θερμότητα χρησιμοποιείται για την παροχή ψυκτικής ικανότητας για υγρό φυσικό αέριο υψηλής πίεσης και η διαφορά θερμοκρασίας αρχίζει να ισχύει. Αφού μειωθεί σε μια ορισμένη τιμή, το ψυχρό υγρό αναμειγνύεται με το αέριο χαμηλής θερμοκρασίας στην έξοδο του διαστολέα για να συνεχίσει να παρέχει ψυκτική ικανότητα για το σύστημα. Η ελάχιστη διαφορά θερμοκρασίας μέσα στο ψυχρό κουτί είναι στο θερμότερο άκρο, στο ψυχρότερο άκρο και στη συμβολή του στραγγαλισμένου υγρού και του υγρού διαστολής. Επιπλέον, η μέση διαφορά θερμοκρασίας του εναλλάκτη θερμότητας είναι επίσης μικρότερη από αυτή του κύκλου υγροποίησης διαστολής αζώτου.
3) MRC: Η διαφορά θερμοκρασίας ανταλλαγής θερμότητας στο άκρο χαμηλής θερμοκρασίας μέσα στον εναλλάκτη θερμότητας είναι μικρή και η διαφορά θερμοκρασίας είναι μεγάλη όταν η θερμοκρασία είναι κοντά στην κανονική. Αυτό συμβαίνει κυρίως επειδή το ισοπεντάνιο χρησιμοποιείται για να αντικαταστήσει το βουτάνιο στο ψυκτικό μέσο. Αφού το συμπιεσμένο μικτό ψυκτικό ψυχθεί με θαλασσινό νερό, το ισοπεντάνιο στο ψυκτικό μέσο συμπυκνώνεται σε υγρό. Στο στραγγαλισμένο μικτό ψυκτικό μέσο, ​​το ισοπεντάνιο αρχίζει να εξατμίζεται σε υψηλότερη θερμοκρασία, με μεγάλη λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης. Αυτό το μέρος της ψυκτικής ικανότητας δεν μπορεί να καταναλωθεί όταν ψύχονται το φυσικό αέριο και το μικτό ψυκτικό μέσο υψηλής πίεσης στη ροή θερμότητας. Έτσι, η διαφορά θερμοκρασίας ανταλλαγής θερμότητας σε αυτό το τμήμα είναι μεγάλη. Ωστόσο, η χρήση ισοπεντανίου αντί για βουτάνιο ως ψυκτικό μέσο υψηλού σημείου βρασμού μπορεί όχι μόνο να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας, αλλά και να αυξήσει τη διαφορά θερμοκρασίας ανταλλαγής θερμότητας, κάτι που είναι πολύ ωφέλιμο για ολόκληρο το σύστημα.
Με την αύξηση του αριθμού των σταδίων του ψυκτικού κύκλου, η κατανάλωση ενέργειας του ψυκτικού συστήματος μειώνεται και ο συντελεστής ψύξης και η εξεργειακή απόδοση αυξάνονται, αλλά η επίδραση της αύξησης του αριθμού των σταδίων στην απόδοση ψύξης μειώνεται. Η αύξηση των σταδίων του ψυκτικού κύκλου θα αυξήσει την πολυπλοκότητα της διαδικασίας και θα μειώσει τη λειτουργικότητα. Τα βέλτιστα στάδια των συστημάτων ψύξης με διαφορετικές κλίμακες είναι διαφορετικά. Όσο μεγαλύτερη είναι η κλίμακα, τόσο περισσότερα είναι τα βέλτιστα στάδια.

Ο κύκλος MRC περιλαμβάνει κύκλο με πρόψυξη και κύκλο χωρίς πρόψυξη. Ο κύκλος πρόψυξης περιλαμβάνει επίσης πρόψυξη καθαρού ψυκτικού μέσου και πρόψυξη μεικτού ψυκτικού μέσου. Τα μεικτά ψυκτικά μέσα σε αυτούς τους κύκλους χωρίζονται σε διαφορετικά στάδια. Το υγρό που διαχωρίζεται από κάθε στάδιο υποψύχεται και στραγγαλίζεται για ψύξη και το διαχωρισμένο αέριο συνεχίζει να ψύχεται και να διαχωρίζεται. Τα στάδια διαχωρισμού είναι διαφορετικά, η πολυπλοκότητα της διαδικασίας είναι διαφορετική και η απόδοση του κύκλου ψύξης είναι διαφορετική.
37. Κατά τον σχεδιασμό διεργασιών του MRC, είναι απαραίτητο να βελτιστοποιηθεί η δομή της διεργασίας και να επιλεγεί ο κατάλληλος αριθμός κύκλων. Το MRC περιλαμβάνει μονοβάθμιο MRC, διβάθμιο MRC, τριβάθμιο MRC και πολυβάθμιο MRC. Αυτοί οι κύκλοι ψύξης χρησιμοποιούνται σήμερα. Διαφορετικά στάδια του κύκλου ψύξης, διαφορετική κατανάλωση ισχύος ψύξης και διαφορετική πολυπλοκότητα της διεργασίας πρέπει να επιλέγονται ανάλογα με την κλίμακα επεξεργασίας. Η βελτιστοποίηση MRC περιλαμβάνει βελτιστοποίηση δομής και βελτιστοποίηση παραμέτρων διεργασίας.