توزیع دمای داخلی مبدل حرارتی صفحهای پرهدار در سیستم مایعسازی:
۱) چرخه انبساط نیتروژن: اختلاف دمای تبادل حرارت در دو انتها و قسمتهای میانی مبدل حرارتی بسیار کم و اختلاف دمای تبادل حرارت در سایر قسمتها زیاد است. با این حال، الزامات خاصی برای حداقل اختلاف دمای انتقال حرارت در طراحی مبدل حرارتی وجود دارد که نمیتواند خیلی کم باشد. به طور کلی، توزیع اختلاف دمای تبادل حرارت ناهموار، اختلاف دما زیاد و تلفات برگشتناپذیر زیاد است، بنابراین نیاز به توان شفت کمپرسور مربوطه بیشتر خواهد بود.
۲) چرخه انبساط نیتروژن و متان: ظرفیت خنکسازی در قسمت دمای پایین مبدل حرارتی توسط شیر گاز تأمین میشود. مخلوطکن نیتروژن و متان، گاز را خفه و خنک میکند. به دلیل محتوای بالای متان، اختلاف دما در انتهای سرد پس از خفه کردن کم است. پس از افزایش دما، متان و نیتروژن به سرعت تبخیر میشوند و مقدار زیادی ظرفیت خنکسازی ایجاد میکنند که منجر به اختلاف دمای زیاد در مبدل حرارتی میشود و گاز مخلوط تبخیر شده همچنان افزایش مییابد. از گرمای محسوس برای تأمین ظرفیت خنکسازی گاز طبیعی مایع با فشار بالا استفاده میشود و اختلاف دما شروع به تأثیرگذاری میکند. پس از کاهش آن به مقدار مشخصی، سیال سرد با گاز دمای پایین در خروجی منبسطکننده مخلوط میشود تا همچنان ظرفیت خنکسازی سیستم را تأمین کند. حداقل اختلاف دما در داخل جعبه سرد در گرمترین انتها، سردترین انتها و محل تلاقی سیال خفهشده و سیال انبساطی است. علاوه بر این، میانگین اختلاف دما در مبدل حرارتی نیز کمتر از چرخه مایعسازی انبساط نیتروژن است.
۳) MRC: اختلاف دمای تبادل حرارت در انتهای دمای پایین درون مبدل حرارتی کم است و اختلاف دما وقتی نزدیک به دمای معمولی است، زیاد است. این امر عمدتاً به این دلیل است که از ایزوپنتان برای جایگزینی بوتان در مبرد استفاده میشود. پس از اینکه مبرد مخلوط فشرده شده توسط آب دریا خنک میشود، ایزوپنتان موجود در مبرد به مایع تبدیل میشود. در مبرد مخلوط تحت فشار، ایزوپنتان در دمای بالاتر و با گرمای نهان تبخیر زیاد شروع به تبخیر میکند. این بخش از ظرفیت سرمایش را نمیتوان هنگام خنک شدن گاز طبیعی و مبرد مخلوط فشار بالا در جریان گرما مصرف کرد، بنابراین، اختلاف دمای تبادل حرارت در این بخش زیاد است. با این حال، استفاده از ایزوپنتان به جای بوتان به عنوان مبرد با نقطه جوش بالا نه تنها میتواند مصرف برق را کاهش دهد، بلکه اختلاف دمای تبادل حرارت را نیز افزایش میدهد که برای کل سیستم بسیار مفید است.
با افزایش تعداد مراحل چرخه تبرید، مصرف برق سیستم تبرید کاهش مییابد و ضریب تبرید و راندمان اگزرژی افزایش مییابد، اما تأثیر افزایش تعداد مراحل بر عملکرد تبرید کاهش مییابد. افزایش مراحل چرخه تبرید، پیچیدگی فرآیند را افزایش داده و قابلیت بهرهبرداری را کاهش میدهد. مراحل بهینه سیستمهای تبرید با مقیاسهای مختلف متفاوت است. هرچه مقیاس بزرگتر باشد، مراحل بهینه بیشتر است؛
MRC شامل چرخهای با پیشسرمایش و چرخهای بدون پیشسرمایش است. چرخه پیشسرمایش همچنین شامل پیشسرمایش مبرد خالص و پیشسرمایش مبرد مخلوط است. مبردهای مخلوط در این چرخهها به مراحل مختلفی تقسیم میشوند. مایع جدا شده از هر مرحله، سابکول شده و برای تبرید تنظیم میشود و گاز جدا شده همچنان خنک و جدا میشود. مراحل جداسازی متفاوت هستند، پیچیدگی فرآیند متفاوت است و راندمان چرخه تبرید نیز متفاوت است.
۳۷، در طراحی فرآیند MRC، بهینهسازی ساختار فرآیند و انتخاب تعداد چرخه مناسب ضروری است. MRC شامل MRC تک مرحلهای، MRC دو مرحلهای، MRC سه مرحلهای و MRC چند مرحلهای است. این چرخههای تبرید در حال حاضر مورد استفاده قرار میگیرند. مراحل مختلف چرخه تبرید، مصرف برق تبرید متفاوت و پیچیدگیهای مختلف فرآیند باید بر اساس مقیاس پردازش مختلف انتخاب شوند. بهینهسازی MRC شامل بهینهسازی ساختار و بهینهسازی پارامترهای فرآیند است.
زمان ارسال: نوامبر-01-2021