توزیع دمای داخلی مبدل حرارتی پره صفحه ای در سیستم روانگرایی

توزیع دمای داخلی مبدل حرارتی پره صفحه ای در سیستم مایع سازی:
1) چرخه انبساط نیتروژن: اختلاف دمای تبادل حرارت در دو انتها و قسمت های میانی مبدل حرارتی بسیار کم است و اختلاف دمای تبادل حرارت در قسمت های دیگر زیاد است. با این حال، الزامات خاصی برای حداقل اختلاف دمای انتقال حرارت در طراحی مبدل حرارتی وجود دارد که نمی تواند خیلی کوچک باشد. به طور کلی، توزیع اختلاف دمای تبادل حرارت ناهموار است، اختلاف دما زیاد است و تلفات برگشت ناپذیر زیاد است، بنابراین تقاضای توان شفت کمپرسور مربوطه بیشتر خواهد بود.
2） چرخه انبساط نیتروژن متان: ظرفیت خنک کننده در قسمت دمای پایین مبدل حرارتی توسط دریچه گاز تامین می شود. مخلوط کن نیتروژن و متان گاز می گیرد و خنک می شود. به دلیل محتوای متان بالا، اختلاف دما در انتهای سرد پس از دریچه گاز کم است. پس از افزایش دما، متان و نیتروژن به سرعت تبخیر می‌شوند و مقدار زیادی ظرفیت خنک‌کننده را فراهم می‌کنند و در نتیجه اختلاف دمای زیادی در مبدل حرارتی ایجاد می‌شود و گاز مخلوط تبخیر شده همچنان بالا می‌رود، از گرمای حساس برای تامین ظرفیت خنک‌کننده برای فشار بالا استفاده می‌شود. گاز طبیعی مایع، و تفاوت دما شروع به اثر می کند. پس از کاهش آن به مقدار معینی، سیال سرد با گاز با دمای پایین در خروجی منبسط کننده مخلوط می شود تا همچنان ظرفیت خنک کننده برای سیستم فراهم شود. حداقل اختلاف دمای داخل جعبه سرد در گرمترین انتها، سردترین انتهای و محل تلاقی سیال دریچه گاز و سیال انبساط است، علاوه بر این، میانگین اختلاف دمای مبدل حرارتی نیز کمتر از سیکل مایع سازی انبساط نیتروژن است.
3） MRC: اختلاف دمای تبادل حرارت در انتهای دمای پایین در داخل مبدل حرارتی کم است و اختلاف دما زمانی که نزدیک به دمای معمولی است زیاد است. این عمدتا به این دلیل است که ایزوپنتان برای جایگزینی بوتان در مبرد استفاده می شود. پس از خنک شدن مبرد مخلوط فشرده توسط آب دریا، ایزوپنتان موجود در مبرد به مایع تبدیل می شود. در مبرد مخلوط دریچه گاز، ایزوپنتان در دمای بالاتر شروع به تبخیر با گرمای نهان زیاد تبخیر می کند. زمانی که گاز طبیعی و مبرد مخلوط پرفشار در جریان گرما خنک شوند، نمی توان این قسمت از ظرفیت خنک کننده را مصرف کرد، بنابراین اختلاف دمای تبادل حرارت در این بخش زیاد است. با این حال، استفاده از ایزوپنتان به جای بوتان به عنوان مبرد با نقطه جوش بالا نه تنها می تواند مصرف برق را کاهش دهد، بلکه اختلاف دمای تبادل حرارت را نیز افزایش می دهد، که برای کل سیستم بسیار مفید است.
با افزایش تعداد مراحل چرخه تبرید، مصرف برق سیستم تبرید کاهش می یابد و ضریب تبرید و راندمان اگزرژی افزایش می یابد، اما تاثیر افزایش تعداد مراحل بر عملکرد تبرید کاهش می یابد. افزایش مراحل چرخه تبرید باعث افزایش پیچیدگی فرآیند و کاهش عملکرد خواهد شد. مراحل بهینه سیستم های تبرید با مقیاس های مختلف متفاوت است. هر چه مقیاس بزرگتر باشد، مراحل بهینه بیشتر است.

MRC شامل چرخه با پیش خنک کننده و چرخه بدون پیش خنک کننده است. چرخه پیش خنک سازی همچنین شامل پیش خنک سازی مبرد خالص و پیش خنک کننده مبرد مخلوط می شود. مبردهای مخلوط در این چرخه ها به مراحل مختلفی تقسیم می شوند. مایع جدا شده از هر مرحله برای سرد شدن ساب خنک و دریچه گاز می شود و گاز جدا شده به خنک شدن و جداسازی ادامه می دهد. مراحل جداسازی متفاوت است، پیچیدگی فرآیند متفاوت است، و کارایی چرخه تبرید متفاوت است.
37. در طراحی فرآیند MRC، بهینه سازی ساختار فرآیند و انتخاب شماره چرخه مناسب ضروری است. MRC شامل MRC تک مرحله ای، MRC دو مرحله ای، MRC سه مرحله ای و MRC چند مرحله ای است. در حال حاضر از این چرخه های تبرید استفاده می شود. مراحل مختلف چرخه تبرید، مصرف برق تبرید متفاوت و پیچیدگی های مختلف فرآیند باید با توجه به مقیاس پردازش مختلف انتخاب شوند. بهینه سازی MRC شامل بهینه سازی ساختار و بهینه سازی پارامترهای فرآیند است.