Interne temperatuurverdeling van een platenwarmtewisselaar in een vloeibaarmakingssysteem

Interne temperatuurverdeling van een platenwarmtewisselaar in een vloeibaarmakingssysteem:
1) Stikstofexpansiecyclus: het temperatuurverschil bij de warmteoverdracht aan de twee uiteinden en in het midden van de warmtewisselaar is zeer klein, terwijl het temperatuurverschil in andere delen groot is. Er zijn echter bepaalde eisen aan het minimale temperatuurverschil bij de warmteoverdracht in het ontwerp van de warmtewisselaar, dat niet te klein mag zijn. Over het algemeen geldt dat een ongelijkmatige verdeling van het temperatuurverschil bij de warmteoverdracht, een groot temperatuurverschil en een groot onomkeerbaar verlies leiden tot een hoger asvermogen van de bijbehorende compressor.
2) Stikstof-methaan-expansiecyclus: de koelcapaciteit in het lage-temperatuurgedeelte van de warmtewisselaar wordt geleverd door de smoorklep. Het mengsel van stikstof en methaan wordt afgesmoord en koelt af. Door het hoge methaangehalte is het temperatuurverschil aan de koude kant na het afsmooren klein. Nadat de temperatuur is gestegen, verdampen methaan en stikstof snel, waardoor een grote hoeveelheid koelcapaciteit ontstaat. Dit resulteert in een groot temperatuurverschil in de warmtewisselaar en het verdampte gasmengsel blijft opwarmen. Voelbare warmte wordt gebruikt om koelcapaciteit te leveren voor vloeibaar aardgas onder hoge druk, waardoor het temperatuurverschil effect begint te sorteren. Nadat het tot een bepaalde waarde is gereduceerd, wordt de koude vloeistof gemengd met het lage-temperatuurgas aan de uitlaat van de expander om de koelcapaciteit voor het systeem te blijven leveren. Het minimale temperatuurverschil in de koelbox bevindt zich aan de warmste kant, de koudste kant en de samenvloeiing van de afgesmoorde vloeistof en de expansievloeistof. Bovendien is het gemiddelde temperatuurverschil van de warmtewisselaar ook kleiner dan dat van de stikstof-expansie-vloeistofcyclus.
3) MRC: Het temperatuurverschil bij de warmteoverdracht aan de lage-temperatuurzijde in de warmtewisselaar is klein, terwijl het temperatuurverschil groot is wanneer de temperatuur dicht bij de normale temperatuur ligt. Dit komt voornamelijk doordat isopentaan wordt gebruikt ter vervanging van butaan in het koelmiddel. Nadat het gecomprimeerde koelmiddelmengsel is afgekoeld met zeewater, condenseert het isopentaan in het koelmiddel tot vloeistof. In het vernauwde koelmiddelmengsel begint isopentaan bij een hogere temperatuur te verdampen, met een grote latente verdampingswarmte. Dit deel van de koelcapaciteit kan niet worden benut bij het koelen van aardgas en een hogedrukkoelmiddelmengsel in de warmtestroom. Daardoor is het temperatuurverschil bij de warmteoverdracht in dit gedeelte groot. Het gebruik van isopentaan in plaats van butaan als koelmiddel met een hoog kookpunt kan echter niet alleen het energieverbruik verlagen, maar ook het temperatuurverschil bij de warmteoverdracht vergroten, wat zeer gunstig is voor het gehele systeem.
Naarmate het aantal trappen in de koelcyclus toeneemt, neemt het energieverbruik van het koelsysteem af en stijgen de koelcoëfficiënt en het exergetisch rendement. De invloed van het toenemende aantal trappen op de koelprestaties neemt echter af. Een toename van het aantal trappen in de koelcyclus verhoogt de complexiteit van het proces en vermindert de bedienbaarheid. De optimale trappen voor koelsystemen verschillen per schaal. Hoe groter de schaal, hoe meer optimale trappen er zijn.

MRC omvat cycli met en zonder voorkoeling. De voorkoelingscyclus omvat voorkoeling met zuiver koelmiddel en voorkoeling met een mengsel van koelmiddelen. De mengsels van koelmiddelen in deze cycli worden in verschillende fasen verdeeld. De vloeistof die in elke fase wordt afgescheiden, wordt onderkoeld en gesmoord voor koeling, terwijl het afgescheiden gas verder wordt gekoeld en afgescheiden. De scheidingsfasen verschillen, de complexiteit van het proces verschilt en de efficiëntie van de koelcyclus verschilt.
37. Bij het ontwerpen van een MRC-proces is het noodzakelijk om de processtructuur te optimaliseren en het juiste aantal cycli te selecteren. MRC-systemen omvatten eentraps, tweetraps, drietraps en meertraps MRC-systemen. Deze koelcycli worden momenteel gebruikt. Afhankelijk van de schaal van de verwerking moeten de verschillende fasen van de koelcyclus, het koelvermogen en de complexiteit van het proces worden geselecteerd. MRC-optimalisatie omvat zowel structuuroptimalisatie als optimalisatie van de procesparameters.