Внутреннее распределение температуры пластинчато-ребристого теплообменника в системе сжижения газа

Внутреннее распределение температуры пластинчато-ребристого теплообменника в системе сжижения газа:
1) Азотный расширительный цикл: разница температур теплообмена на двух концах и в средней части теплообменника очень мала, а разница температур теплообмена в других частях велика. Однако при проектировании теплообменника предъявляются определенные требования к минимальной разности температур теплопередачи, которая не должна быть слишком малой. Как правило, распределение разности температур теплообмена неравномерно, разница температур велика, а необратимые потери велики, поэтому потребляемая мощность соответствующего компрессора будет выше;
2) Азотно-метановый цикл расширения: охлаждающая способность в низкотемпературной части теплообменника обеспечивается дроссельным клапаном. Смесь азота и метана дросселируется и охлаждается. Из-за высокого содержания метана разница температур на холодном конце после дросселирования невелика. После повышения температуры метан и азот быстро испаряются, обеспечивая большую охлаждающую способность, что приводит к большой разнице температур в теплообменнике, и паровая смесь продолжает подниматься. Явное тепло используется для обеспечения охлаждающей способности сжиженного природного газа под высоким давлением, и разница температур начинает действовать. После снижения температуры до определенного значения холодный поток смешивается с низкотемпературным газом на выходе из расширителя, продолжая обеспечивать охлаждающую способность системы. Минимальная разница температур внутри холодного блока наблюдается на самом горячем конце, самом холодном конце и в месте слияния дросселируемого и расширяющегося потоков. Кроме того, средняя разница температур теплообменника также меньше, чем в азотно-метановом цикле сжижения;
3) MRC: разница температур теплообмена на низкотемпературном конце внутри теплообменника невелика, а при приближении к нормальной температуре разница температур становится большой. Это происходит главным образом потому, что в качестве хладагента используется изопентан вместо бутана. После охлаждения сжатого смешанного хладагента морской водой изопентан конденсируется в жидкость. В дросселированном смешанном хладагенте изопентан начинает испаряться при более высокой температуре, с большой скрытой теплотой испарения. Эта часть холодопроизводительности не может быть использована при охлаждении природного газа и смешанного хладагента высокого давления в тепловом потоке, поэтому разница температур теплообмена в этом участке велика. Однако использование изопентана вместо бутана в качестве высококипящего хладагента позволяет не только снизить энергопотребление, но и увеличить разницу температур теплообмена, что очень выгодно для всей системы;
С увеличением количества ступеней холодильного цикла потребление электроэнергии холодильной системой снижается, а коэффициент охлаждения и эксергетический КПД увеличиваются, но влияние увеличения количества ступеней на эффективность охлаждения уменьшается. Увеличение количества ступеней холодильного цикла приводит к усложнению процесса и снижению эксплуатационной эффективности. Оптимальное количество ступеней в холодильных системах различного масштаба различно. Чем больше масштаб, тем больше оптимальных ступеней;

Циклы MRC включают циклы с предварительным охлаждением и без предварительного охлаждения. Циклы с предварительным охлаждением также включают предварительное охлаждение чистым хладагентом и предварительное охлаждение смешанным хладагентом. Смешанные хладагенты в этих циклах разделены на различные стадии. Жидкость, отделенная на каждой стадии, переохлаждается и дросселируется для охлаждения, а отделенный газ продолжает охлаждаться и отделяться. Стадии разделения различны, сложность процесса различна, и эффективность холодильного цикла различна;
37. При проектировании технологического процесса МРК необходимо оптимизировать структуру процесса и выбрать соответствующее количество циклов. К МРК относятся одноступенчатые, двухступенчатые, трехступенчатые и многоступенчатые холодильные циклы. В настоящее время используются именно эти типы холодильных циклов. В зависимости от масштаба обработки необходимо выбирать различные ступени холодильного цикла, различное энергопотребление и различную сложность процесса. Оптимизация МРК включает в себя оптимизацию структуры и оптимизацию параметров процесса;