液化システムにおけるプレートフィン熱交換器の内部温度分布

液化システムにおけるプレートフィン熱交換器の内部温度分布:
1） 窒素膨張サイクル：熱交換器の両端と中間部分の熱交換温度差は非常に小さく、他の部分の熱交換温度差は大きくなります。 ただし、熱交換器の設計には最小伝熱温度差に対する一定の要件があり、小さすぎることはできません。 一般に、熱交換温度差の分布は不均一で、温度差が大きく、不可逆損失が大きいため、対応する圧縮機の軸出力需要が大きくなります。
2） 窒素メタン膨張サイクル：熱交換器の低温部の冷却能力はスロットルバルブによって提供されます。 窒素とメタンのミキサーが絞り込まれ、冷却されます。 メタン含有量が高いため、スロットル後のコールドエンドの温度差は小さくなります。 温度上昇後、メタンと窒素が急速に気化して大きな冷却能力が得られ、熱交換器内で大きな温度差が生じ、気化した混合ガスは上昇を続けます。顕熱を利用して高圧の冷却能力を発揮します。液体天然ガスが発生し、温度差が影響し始めます。 一定の値まで低下した後、冷たい流体は膨張機の出口で低温ガスと混合され、システムの冷却能力を提供し続けます。 コールドボックス内の最小温度差は、最も熱い端、最も冷たい端、および絞り流体と膨張流体の合流点です。さらに、熱交換器の平均温度差も窒素膨張液化サイクルの温度差よりも小さくなります。
3） MRC：熱交換器内部の低温端での熱交換温度差が小さく、常温に近いところでは温度差が大きくなります。 これは主に、冷媒のブタンの代わりにイソペンタンが使用されているためです。 圧縮された混合冷媒は海水で冷却された後、冷媒中のイソペンタンが凝縮して液体になります。 絞り込まれた混合冷媒では、イソペンタンはより高い温度で蒸発し始め、蒸発潜熱が大きくなります。 この部分の冷却能力は、熱流中の天然ガスと高圧混合冷媒を冷却する際には消費できないため、この部分の熱交換温度差が大きくなります。 ただし、高沸点冷媒としてブタンの代わりにイソペンタンを使用すると、消費電力が削減されるだけでなく、熱交換温度差も増加し、システム全体にとって非常に有益です。
冷凍サイクルの段数が増加すると、冷凍装置の消費電力が減少し、冷凍係数やエクセルギー効率が増加しますが、冷凍性能に与える影響は減少します。 冷凍サイクルの段数が増えるとプロセスが複雑になり、操作性が低下します。 冷凍システムの規模が異なると、最適な段階も異なります。 規模が大きくなるほど、最適なステージは多くなります。

MRC には予冷ありのサイクルと予冷なしのサイクルが含まれます。 予冷サイクルには、純粋冷媒予冷と混合冷媒予冷も含まれます。 これらのサイクルにおける混合冷媒は、さまざまな段階に分割されます。 各段階から分離された液体は過冷却され、冷却のために絞られ、分離されたガスは引き続き冷却および分離されます。 分離段階、プロセスの複雑さ、冷凍サイクルの効率が異なります。
37、 MRC のプロセス設計では、プロセス構造を最適化し、適切なサイクル数を選択する必要があります。 MRC には、単段 MRC、二段 MRC、三段 MRC、および多段 MRC が含まれます。 これらの冷凍サイクルは現在使用されています。 冷凍サイクルのさまざまな段階、さまざまな冷凍電力消費量、さまざまなプロセスの複雑さは、さまざまな処理規模に応じて選択する必要があります。 MRC の最適化には、構造の最適化とプロセス パラメーターの最適化が含まれます。