Distribuzione della temperatura interna dello scambiatore di calore ad alette a piastre nel sistema di liquefazione

Distribuzione della temperatura interna dello scambiatore di calore ad alette a piastre nel sistema di liquefazione:
1） Ciclo di espansione dell'azoto: la differenza di temperatura di scambio termico alle due estremità e alle parti centrali dello scambiatore di calore è molto piccola e la differenza di temperatura di scambio termico nelle altre parti è ampia. Tuttavia, nella progettazione dello scambiatore di calore vi sono alcuni requisiti relativi alla differenza minima di temperatura di trasferimento del calore, che non può essere troppo piccola. In generale, la distribuzione della differenza di temperatura dello scambio di calore non è uniforme, la differenza di temperatura è elevata e la perdita irreversibile è elevata, quindi la richiesta di potenza all'albero del compressore corrispondente sarà maggiore;
2） Ciclo di espansione dell'azoto metano: la capacità di raffreddamento nella parte a bassa temperatura dello scambiatore di calore è fornita dalla valvola a farfalla. Il miscelatore di azoto e metano accelera e si raffredda. A causa dell'elevato contenuto di metano, la differenza di temperatura nella parte fredda dopo lo strozzamento è minima. Dopo che la temperatura aumenta, il metano e l'azoto vaporizzano rapidamente, fornendo una grande quantità di capacità di raffreddamento, con conseguente grande differenza di temperatura nello scambiatore di calore e il gas misto vaporizzato continua ad aumentare. Il calore sensibile viene utilizzato per fornire capacità di raffreddamento per l'alta pressione gas naturale liquido e la differenza di temperatura inizia ad avere effetto. Una volta ridotto ad un certo valore, il fluido freddo viene miscelato con il gas a bassa temperatura all'uscita dell'espansore per continuare a fornire capacità di raffreddamento al sistema. La differenza di temperatura minima all'interno della scatola fredda è all'estremità più calda, all'estremità più fredda e alla confluenza del fluido strozzato e del fluido di espansione. Inoltre, la differenza di temperatura media dello scambiatore di calore è anche inferiore a quella del ciclo di liquefazione dell'espansione dell'azoto;
3） MRC: la differenza di temperatura dello scambio di calore all'estremità a bassa temperatura all'interno dello scambiatore di calore è piccola e la differenza di temperatura è grande quando è vicina alla temperatura normale. Ciò è dovuto principalmente al fatto che l'isopentano viene utilizzato per sostituire il butano nel refrigerante. Dopo che il refrigerante misto compresso è stato raffreddato dall'acqua di mare, l'isopentano nel refrigerante viene condensato in liquido. Nel refrigerante misto strozzato, l'isopentano inizia a vaporizzare a una temperatura più elevata, con un ampio calore latente di vaporizzazione. Questa parte della capacità di raffreddamento non può essere consumata quando il gas naturale e il refrigerante misto ad alta pressione nel flusso di calore vengono raffreddati. Pertanto, la differenza di temperatura dello scambio di calore in questa sezione è ampia. Tuttavia, l'utilizzo dell'isopentano anziché del butano come refrigerante con punto di ebollizione elevato può non solo ridurre il consumo energetico, ma anche aumentare la differenza di temperatura dello scambio termico, il che è molto vantaggioso per l'intero sistema;
Con l'aumento del numero di stadi del ciclo di refrigerazione, il consumo energetico del sistema di refrigerazione diminuisce e il coefficiente di refrigerazione e l'efficienza exergetica aumentano, ma diminuisce l'influenza dell'aumento del numero di stadi sulle prestazioni di refrigerazione. L'aumento delle fasi del ciclo di refrigerazione aumenterà la complessità del processo e ridurrà l'operabilità. Le fasi ottimali dei sistemi di refrigerazione con scale diverse sono diverse. Quanto più ampia è la scala, tanto più numerose sono le fasi ottimali;

MRC comprende ciclo con preraffreddamento e ciclo senza preraffreddamento. Il ciclo di preraffreddamento comprende anche il preraffreddamento del refrigerante puro e il preraffreddamento del refrigerante misto. I refrigeranti misti in questi cicli sono suddivisi in diverse fasi. Il liquido separato da ciascuno stadio viene sottoraffreddato e strozzato per la refrigerazione, mentre il gas separato continua ad essere raffreddato e separato. Le fasi di separazione sono diverse, la complessità del processo è diversa e l'efficienza del ciclo frigorifero è diversa;
37、 Nella progettazione del processo di MRC, è necessario ottimizzare la struttura del processo e selezionare il numero di ciclo appropriato. L'MRC comprende l'MRC a stadio singolo, l'MRC a due stadi, l'MRC a tre stadi e l'MRC multistadio. Questi cicli di refrigerazione sono attualmente utilizzati. È necessario selezionare le diverse fasi del ciclo di refrigerazione, il diverso consumo energetico di refrigerazione e la diversa complessità del processo in base alla diversa scala di lavorazione. L'ottimizzazione MRC include l'ottimizzazione della struttura e l'ottimizzazione dei parametri di processo;