Rozkład temperatury wewnętrznej płytowego wymiennika ciepła w układzie skraplania:
1) Cykl rozprężania azotu: różnica temperatur wymiany ciepła na obu końcach i w środkowej części wymiennika ciepła jest bardzo mała, a różnica temperatur wymiany ciepła w pozostałych częściach jest duża. Istnieją jednak pewne wymagania dotyczące minimalnej różnicy temperatur wymiany ciepła w konstrukcji wymiennika ciepła, która nie może być zbyt mała. Zasadniczo rozkład różnicy temperatur wymiany ciepła jest nierównomierny, różnica temperatur jest duża, a straty nieodwracalne są duże, co powoduje większe zapotrzebowanie na moc na wale odpowiedniej sprężarki.
2) Cykl rozprężania azotu i metanu: wydajność chłodzenia w niskotemperaturowej części wymiennika ciepła jest zapewniana przez zawór dławiący. Mieszalnik azotu i metanu dławi i schładza. Ze względu na wysoką zawartość metanu różnica temperatur po stronie zimnej po dławieniu jest niewielka. Wraz ze wzrostem temperatury metan i azot szybko odparowują, zapewniając dużą wydajność chłodzenia, co powoduje dużą różnicę temperatur w wymienniku ciepła, a odparowana mieszanina gazów nadal się unosi. Ciepło jawne jest wykorzystywane do zapewnienia wydajności chłodzenia dla ciekłego gazu ziemnego pod wysokim ciśnieniem, a różnica temperatur zaczyna działać. Po obniżeniu temperatury do określonej wartości, zimny płyn jest mieszany z gazem o niskiej temperaturze na wylocie z rozprężarki, aby nadal zapewniać wydajność chłodzenia systemu. Minimalna różnica temperatur wewnątrz komory chłodniczej występuje przy najcieplejszym, najzimniejszym końcu oraz przy zbiegu dławionego płynu i płynu rozprężającego. Ponadto średnia różnica temperatur w wymienniku ciepła jest również mniejsza niż w cyklu skraplania z rozprężaniem azotu.
3) MRC: różnica temperatur wymiany ciepła po stronie niskiej temperatury wewnątrz wymiennika ciepła jest niewielka, a różnica temperatur jest duża, gdy jest bliska temperaturze normalnej. Dzieje się tak głównie dlatego, że izopentan jest używany do zastąpienia butanu w czynniku chłodniczym. Po schłodzeniu sprężonego mieszanego czynnika chłodniczego wodą morską, izopentan w czynniku chłodniczym skrapla się do postaci ciekłej. W dławionym mieszanym czynniku chłodniczym izopentan zaczyna parować w wyższej temperaturze, z dużym utajonym ciepłem parowania. Ta część wydajności chłodniczej nie może zostać wykorzystana, gdy gaz ziemny i mieszany czynnik chłodniczy pod wysokim ciśnieniem w strumieniu ciepła są chłodzone. Zatem różnica temperatur wymiany ciepła w tej sekcji jest duża. Jednak użycie izopentanu zamiast butanu jako czynnika chłodniczego o wysokiej temperaturze wrzenia może nie tylko zmniejszyć zużycie energii, ale także zwiększyć różnicę temperatur wymiany ciepła, co jest bardzo korzystne dla całego systemu;
Wraz ze wzrostem liczby etapów cyklu chłodniczego, maleje pobór mocy przez układ chłodniczy, a współczynnik chłodzenia i sprawność egzergii rosną, ale wpływ wzrostu liczby etapów na wydajność chłodzenia maleje. Wzrost liczby etapów cyklu chłodniczego zwiększa złożoność procesu i pogarsza jego funkcjonalność. Optymalne etapy w systemach chłodniczych o różnej skali są różne. Im większa skala, tym więcej optymalnych etapów.
Cykl MRC obejmuje cykl z chłodzeniem wstępnym i cykl bez chłodzenia wstępnego. Cykl chłodzenia wstępnego obejmuje również chłodzenie wstępne czystego czynnika chłodniczego i chłodzenie wstępne mieszaniny czynników chłodniczych. Mieszane czynniki chłodnicze w tych cyklach są podzielone na różne etapy. Ciecz oddzielona na każdym etapie jest przechładzana i dławiona w celu chłodzenia, a oddzielony gaz jest nadal schładzany i oddzielany. Etapy separacji są różne, złożoność procesu jest różna, a wydajność cyklu chłodniczego jest różna;
37. Projektując proces MRC, konieczna jest optymalizacja struktury procesu i dobór odpowiedniej liczby cykli. MRC obejmuje jednostopniowy, dwustopniowy, trzystopniowy i wielostopniowy MRC. Obecnie stosowane są te cykle chłodnicze. Różne etapy cyklu chłodniczego, różne zużycie energii i różna złożoność procesu muszą być dobrane w zależności od skali przetwarzania. Optymalizacja MRC obejmuje optymalizację struktury i parametrów procesu.
Czas publikacji: 01-11-2021