Distribuzione della temperatura interna di uno scambiatore di calore a piastre e alette in un sistema di liquefazione:
1) Ciclo di espansione dell'azoto: la differenza di temperatura di scambio termico alle due estremità e nella parte centrale dello scambiatore di calore è molto piccola, mentre la differenza di temperatura di scambio termico nelle altre parti è grande. Tuttavia, nella progettazione dello scambiatore di calore, esistono determinati requisiti per la differenza minima di temperatura di scambio termico, che non può essere troppo piccola. In generale, la distribuzione della differenza di temperatura di scambio termico è irregolare, la differenza di temperatura è grande e la perdita irreversibile è grande, quindi la richiesta di potenza all'albero del compressore corrispondente sarà maggiore;
2) Ciclo di espansione azoto-metano: la capacità di raffreddamento nella parte a bassa temperatura dello scambiatore di calore è fornita dalla valvola di laminazione. Il miscelatore di azoto e metano si strozza e si raffredda. A causa dell'elevato contenuto di metano, la differenza di temperatura all'estremità fredda dopo la strozzatura è piccola. Dopo che la temperatura aumenta, il metano e l'azoto vaporizzano rapidamente, fornendo una grande capacità di raffreddamento, con conseguente grande differenza di temperatura nello scambiatore di calore e il gas miscelato vaporizzato continua a salire, il calore sensibile viene utilizzato per fornire capacità di raffreddamento al gas naturale liquefatto ad alta pressione e la differenza di temperatura inizia ad avere effetto. Dopo che si è ridotta a un certo valore, il fluido freddo viene miscelato con il gas a bassa temperatura all'uscita dell'espansore per continuare a fornire capacità di raffreddamento al sistema. La differenza di temperatura minima all'interno della scatola fredda si riscontra all'estremità più calda, all'estremità più fredda e alla confluenza del fluido strozzato e del fluido di espansione. Inoltre, la differenza di temperatura media dello scambiatore di calore è inferiore a quella del ciclo di liquefazione con espansione di azoto.
3) MRC: la differenza di temperatura di scambio termico all'estremità a bassa temperatura all'interno dello scambiatore di calore è piccola, mentre è grande quando è vicina alla temperatura normale. Ciò è dovuto principalmente al fatto che l'isopentano viene utilizzato in sostituzione del butano nel refrigerante. Dopo che il refrigerante misto compresso viene raffreddato dall'acqua di mare, l'isopentano presente nel refrigerante condensa in forma liquida. Nel refrigerante misto strozzato, l'isopentano inizia a vaporizzare a una temperatura più elevata, con un elevato calore latente di vaporizzazione. Questa parte della capacità di raffreddamento non può essere consumata quando il gas naturale e il refrigerante misto ad alta pressione nel flusso di calore vengono raffreddati, pertanto la differenza di temperatura di scambio termico in questa sezione è elevata. Tuttavia, l'utilizzo di isopentano al posto del butano come refrigerante ad alto punto di ebollizione non solo può ridurre il consumo energetico, ma anche aumentare la differenza di temperatura di scambio termico, il che è molto vantaggioso per l'intero sistema;
Con l'aumento del numero di stadi del ciclo di refrigerazione, il consumo energetico del sistema di refrigerazione diminuisce, mentre il coefficiente di refrigerazione e l'efficienza exergetica aumentano, ma l'influenza dell'aumento del numero di stadi sulle prestazioni di refrigerazione diminuisce. L'aumento degli stadi del ciclo di refrigerazione aumenterà la complessità del processo e ridurrà l'operatività. Gli stadi ottimali dei sistemi di refrigerazione variano a seconda della scala. Maggiore è la scala, maggiore è il numero di stadi ottimali.
Il ciclo MRC comprende cicli con preraffreddamento e cicli senza preraffreddamento. Il ciclo di preraffreddamento include anche il preraffreddamento con refrigerante puro e il preraffreddamento con refrigerante misto. I refrigeranti misti in questi cicli sono suddivisi in diverse fasi. Il liquido separato da ciascuna fase viene sottoraffreddato e laminato per la refrigerazione, mentre il gas separato continua ad essere raffreddato e separato. Le fasi di separazione sono diverse, la complessità del processo è diversa e l'efficienza del ciclo di refrigerazione è diversa;
37. Nella progettazione del processo MRC, è necessario ottimizzare la struttura del processo e selezionare il numero di cicli appropriato. L'MRC comprende MRC a stadio singolo, MRC a due stadi, MRC a tre stadi e MRC a più stadi. Questi cicli di refrigerazione sono attualmente in uso. Diversi stadi del ciclo di refrigerazione, diversi consumi di energia frigorifera e diverse complessità del processo devono essere selezionati in base alla diversa scala di lavorazione. L'ottimizzazione dell'MRC include l'ottimizzazione della struttura e l'ottimizzazione dei parametri di processo;
Data di pubblicazione: 1 novembre 2021