Distribución de la temperatura interna del intercambiador de calor de aletas planas en un sistema de licuefacción.

Distribución de la temperatura interna de un intercambiador de calor de aletas planas en un sistema de licuefacción:
1) Ciclo de expansión de nitrógeno: la diferencia de temperatura de intercambio de calor en los extremos y en la parte central del intercambiador de calor es muy pequeña, mientras que en otras partes es grande. Sin embargo, en el diseño del intercambiador de calor existen ciertos requisitos para la diferencia mínima de temperatura de transferencia de calor, que no puede ser demasiado pequeña. En general, la distribución de la diferencia de temperatura de intercambio de calor es desigual, la diferencia de temperatura es grande y la pérdida irreversible es grande, por lo que la demanda de potencia del eje del compresor correspondiente será mayor;
2) Ciclo de expansión de nitrógeno y metano: la capacidad de enfriamiento en la parte de baja temperatura del intercambiador de calor es proporcionada por la válvula de estrangulamiento. El mezclador de nitrógeno y metano se estrangula y enfría. Debido al alto contenido de metano, la diferencia de temperatura en el extremo frío después del estrangulamiento es pequeña. Después de que la temperatura aumenta, el metano y el nitrógeno se vaporizan rápidamente, proporcionando una gran cantidad de capacidad de enfriamiento, lo que resulta en una gran diferencia de temperatura en el intercambiador de calor y el gas mezclado vaporizado continúa aumentando, el calor sensible se utiliza para proporcionar capacidad de enfriamiento para gas natural líquido a alta presión, y la diferencia de temperatura comienza a tener efecto. Después de que se reduce a un cierto valor, el fluido frío se mezcla con el gas de baja temperatura en la salida del expansor para continuar proporcionando capacidad de enfriamiento para el sistema. La diferencia de temperatura mínima dentro de la caja fría está en el extremo más caliente, el extremo más frío y la confluencia del fluido estrangulado y el fluido de expansión, Además, la diferencia de temperatura promedio del intercambiador de calor también es menor que la del ciclo de licuefacción por expansión de nitrógeno;
3) MRC: la diferencia de temperatura de intercambio de calor en el extremo de baja temperatura dentro del intercambiador de calor es pequeña, y la diferencia de temperatura es grande cuando está cerca de la temperatura normal. Esto se debe principalmente a que se usa isopentano para reemplazar butano en el refrigerante. Después de que el refrigerante mixto comprimido se enfría con agua de mar, el isopentano en el refrigerante se condensa en líquido. En el refrigerante mixto estrangulado, el isopentano comienza a vaporizarse a una temperatura más alta, con un gran calor latente de vaporización. Esta parte de la capacidad de enfriamiento no se puede consumir cuando se enfría el gas natural y el refrigerante mixto de alta presión en el flujo de calor, por lo tanto, la diferencia de temperatura de intercambio de calor en esta sección es grande. Sin embargo, usar isopentano en lugar de butano como refrigerante de alto punto de ebullición no solo puede reducir el consumo de energía, sino también aumentar la diferencia de temperatura de intercambio de calor, lo que es muy beneficioso para todo el sistema;
Con el aumento del número de etapas del ciclo de refrigeración, el consumo de energía del sistema de refrigeración disminuye, y el coeficiente de refrigeración y la eficiencia exergética aumentan, pero la influencia del aumento del número de etapas en el rendimiento de la refrigeración disminuye. El aumento de las etapas del ciclo de refrigeración incrementará la complejidad del proceso y reducirá la operatividad. Las etapas óptimas de los sistemas de refrigeración varían según su escala. Cuanto mayor sea la escala, mayor será el número de etapas óptimas.

El ciclo de refrigeración por compresión (MRC) incluye ciclos con preenfriamiento y sin preenfriamiento. El ciclo de preenfriamiento también incluye preenfriamiento de refrigerante puro y preenfriamiento de refrigerante mixto. Los refrigerantes mixtos en estos ciclos se dividen en diferentes etapas. El líquido separado de cada etapa se subenfría y se estrangula para su refrigeración, y el gas separado continúa enfriándose y separándose. Las etapas de separación son diferentes, la complejidad del proceso es diferente y la eficiencia del ciclo de refrigeración es diferente;
37. En el diseño del proceso MRC, es necesario optimizar la estructura del proceso y seleccionar el número de ciclos apropiado. El MRC incluye MRC de una etapa, MRC de dos etapas, MRC de tres etapas y MRC de múltiples etapas. Estos ciclos de refrigeración se utilizan actualmente. Se deben seleccionar diferentes etapas del ciclo de refrigeración, diferentes consumos de energía de refrigeración y diferentes complejidades del proceso de acuerdo con diferentes escalas de procesamiento. La optimización del MRC incluye la optimización de la estructura y la optimización de los parámetros del proceso;