Répartition interne de la température de l'échangeur de chaleur à plaques et ailettes dans le système de liquéfaction

Répartition interne de la température de l'échangeur de chaleur à plaques et ailettes dans le système de liquéfaction :
1） Cycle d'expansion de l'azote : la différence de température d'échange thermique aux deux extrémités et dans les parties centrales de l'échangeur de chaleur est très faible et la différence de température d'échange thermique aux autres parties est grande. Cependant, il existe certaines exigences concernant la différence minimale de température de transfert de chaleur dans la conception de l'échangeur de chaleur, qui ne peut pas être trop petite. En général, la répartition de la différence de température d'échange thermique est inégale, la différence de température est grande et la perte irréversible est importante, de sorte que la demande de puissance à l'arbre du compresseur correspondant sera plus grande ;
2） Cycle d'expansion de l'azote et du méthane : la capacité de refroidissement dans la partie basse température de l'échangeur de chaleur est assurée par le papillon des gaz. Le mélangeur d’azote et de méthane s’étrangle et se refroidit. En raison de la teneur élevée en méthane, la différence de température à l'extrémité froide après l'étranglement est faible. Une fois que la température augmente, le méthane et l'azote se vaporisent rapidement, fournissant une grande capacité de refroidissement, ce qui entraîne une grande différence de température dans l'échangeur de chaleur et le mélange de gaz vaporisé continue d'augmenter. La chaleur sensible est utilisée pour fournir une capacité de refroidissement à haute pression. gaz naturel liquéfié, et la différence de température commence à prendre effet. Après avoir été réduit à une certaine valeur, le fluide froid est mélangé au gaz basse température à la sortie du détendeur pour continuer à fournir une capacité de refroidissement au système. La différence de température minimale à l'intérieur de la boîte froide se situe à l'extrémité la plus chaude, à l'extrémité la plus froide et à la confluence du fluide étranglé et du fluide d'expansion. De plus, la différence de température moyenne de l'échangeur de chaleur est également inférieure à celle du cycle de liquéfaction par expansion de l'azote ;
3) MRC : la différence de température d'échange thermique à l'extrémité basse température à l'intérieur de l'échangeur de chaleur est faible et la différence de température est grande lorsqu'elle est proche de la température normale. Cela est principalement dû au fait que l’isopentane est utilisé pour remplacer le butane dans le réfrigérant. Une fois le réfrigérant mélangé comprimé refroidi par l'eau de mer, l'isopentane contenu dans le réfrigérant est condensé en liquide. Dans le réfrigérant mixte étranglé, l’isopentane commence à se vaporiser à une température plus élevée, avec une chaleur latente de vaporisation importante. Cette partie de la capacité de refroidissement ne peut pas être consommée lorsque le gaz naturel et le réfrigérant mélangé à haute pression dans le flux de chaleur sont refroidis. Ainsi, la différence de température d'échange thermique dans cette section est importante. Cependant, l'utilisation de l'isopentane au lieu du butane comme réfrigérant à point d'ébullition élevé peut non seulement réduire la consommation d'énergie, mais également augmenter la différence de température d'échange thermique, ce qui est très bénéfique pour l'ensemble du système ;
Avec l'augmentation du nombre d'étages du cycle de réfrigération, la consommation électrique du système de réfrigération diminue et le coefficient de réfrigération et l'efficacité exergétique augmentent, mais l'influence de l'augmentation du nombre d'étages sur les performances de réfrigération diminue. L'augmentation des étapes du cycle de réfrigération augmentera la complexité du processus et réduira l'opérabilité. Les étapes optimales des systèmes de réfrigération à différentes échelles sont différentes. Plus l’échelle est grande, plus les étapes optimales sont nombreuses ;

MRC comprend un cycle avec pré-refroidissement et un cycle sans pré-refroidissement. Le cycle de prérefroidissement comprend également le prérefroidissement par réfrigérant pur et le prérefroidissement par réfrigérant mixte. Les réfrigérants mélangés dans ces cycles sont divisés en différentes étapes. Le liquide séparé de chaque étage est sous-refroidi et étranglé pour la réfrigération, et le gaz séparé continue d'être refroidi et séparé. Les étapes de séparation sont différentes, la complexité du processus est différente et l'efficacité du cycle de réfrigération est différente ;
37、 Dans la conception du processus du MRC, il est nécessaire d'optimiser la structure du processus et de sélectionner le numéro de cycle approprié. Le MRC comprend le MRC à un étage, le MRC à deux étages, le MRC à trois étages et le MRC à plusieurs étages. Ces cycles de réfrigération sont actuellement utilisés. Différentes étapes du cycle de réfrigération, différentes consommations d'énergie de réfrigération et différentes complexités de processus doivent être sélectionnées en fonction de différentes échelles de traitement. L'optimisation MRC comprend l'optimisation de la structure et l'optimisation des paramètres de processus ;