液化システムにおけるプレートフィン式熱交換器の内部温度分布

液化システムにおけるプレートフィン式熱交換器の内部温度分布：
1）窒素膨張サイクル：熱交換器の両端と中間部分での熱交換温度差は非常に小さく、その他の部分での熱交換温度差は大きい。ただし、熱交換器の設計では、最小熱伝達温度差に一定の要件があり、小さすぎてもいけません。一般的に、熱交換温度差の分布は不均一で、温度差が大きく、不可逆損失が大きいため、対応する圧縮機の軸動力要求が大きくなります。
2）窒素メタン膨張サイクル：熱交換器の低温部における冷却能力は、スロットルバルブによって提供されます。窒素とメタンの混合器は絞り、冷却されます。メタン含有量が高いため、絞り後の低温端における温度差は小さくなります。温度が上昇すると、メタンと窒素は急速に気化し、大量の冷却能力を提供するため、熱交換器内の温度差は大きくなり、気化した混合ガスは上昇を続け、顕熱を利用して高圧液化天然ガスの冷却能力を提供し、温度差が効果を発揮し始めます。一定値まで低下すると、冷たい流体が膨張器出口で低温ガスと混合され、システムに冷却能力を提供し続けます。コールドボックス内の最小温度差は、最も高温の端、最も低温の端、および絞り流体と膨張流体の合流点にあります。さらに、熱交換器の平均温度差も窒素膨張液化サイクルよりも小さくなります。
3） MRC：熱交換器内部の低温端での熱交換温度差は小さく、常温に近いときは温度差が大きくなります。これは主に、冷媒にブタンの代わりにイソペンタンが使用されているためです。圧縮された混合冷媒が海水で冷却されると、冷媒中のイソペンタンが凝縮して液体になります。絞り弁で圧縮された混合冷媒では、イソペンタンはより高い温度で蒸発し始め、大きな蒸発潜熱を持ちます。この冷却能力は、熱流中の天然ガスと高圧混合冷媒が冷却されるときに消費されないため、この部分の熱交換温度差が大きくなります。しかし、高沸点冷媒としてブタンの代わりにイソペンタンを使用すると、消費電力を削減できるだけでなく、熱交換温度差も増加させることができ、システム全体にとって非常に有益です。
冷凍サイクルの段数が増えると、冷凍システムの消費電力は減少し、冷凍係数とエクセルギー効率は増加しますが、段数の増加が冷凍性能に与える影響は減少します。冷凍サイクルの段数が増えると、プロセスの複雑さが増し、操作性が低下します。規模の異なる冷凍システムの最適な段数は異なります。規模が大きいほど、最適な段数は多くなります。

MRCには、予冷ありのサイクルと予冷なしのサイクルがあります。予冷サイクルには、純粋冷媒予冷と混合冷媒予冷も含まれます。これらのサイクルでは、混合冷媒は異なる段階に分けられます。各段階から分離された液体は、冷凍のために過冷却および絞り加工され、分離されたガスは引き続き冷却および分離されます。分離段階が異なるため、プロセスの複雑さが異なり、冷凍サイクルの効率も異なります。
37．MRCのプロセス設計では、プロセス構造を最適化し、適切なサイクル数を選択する必要があります。MRCには、単段MRC、二段MRC、三段MRC、多段MRCが含まれます。これらの冷凍サイクルは現在使用されています。異なる処理規模に応じて、冷凍サイクルの異なる段階、異なる冷凍電力消費量、および異なるプロセスの複雑さを選択する必要があります。MRCの最適化には、構造の最適化とプロセスパラメータの最適化が含まれます。