【正文】 ??)]()()[( 21211211 hhssThhhhymwmw ff??????????????單位質(zhì)量的液化功 : () () () 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 4. 帶預(yù)冷林德－漢普遜系統(tǒng) 預(yù)冷林德－漢普遜系統(tǒng) : 對(duì)簡(jiǎn)單林德－漢普遜系統(tǒng)，當(dāng)熱交換器入口溫度低于環(huán)境溫度時(shí)，可以改善簡(jiǎn)單林德－漢普遜系統(tǒng)的性能指標(biāo)。 壓縮機(jī)和膨脹機(jī)的絕熱效率 壓縮機(jī)和膨脹機(jī)的機(jī)械效率 換熱器的效率 換熱器和管道的壓降 系統(tǒng)與環(huán)境的熱交換 ffiim/wm/wwwF O M?????????? () 實(shí)際性能參數(shù) 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 2. 熱力學(xué)理想系統(tǒng) 圖 熱力學(xué)理想液化系統(tǒng) . (a) TS圖， (b)系統(tǒng)圖。 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 制 冷 原 理 與 技 術(shù) ? ???? ???? .in.outne tne t )gz/vh(m)gz/vh(mWQ 22 22 ?????穩(wěn)定物流的熱力學(xué)第一定律 : ?通常動(dòng)能和勢(shì)能的變化相對(duì)于焓變而言小得多 : n etn et WQ .. ? ? ? ?? m h m hinout. ...?理想系統(tǒng)時(shí) : )hh(.m)hh(.m.wQ ffiR.?????? 11 ?等熵過程 : S Sf2 ?Q m T S S m T S SR f. . ( ) . ( )? ? ? ? ?1 2 1 1 1?液化氣體的理論最小功 : fiffimwhhSSTmw???? ??????? )()(111() () () () () 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 表 液化氣體的理論最小功 (初始點(diǎn) P=， T=300K) 氣體名稱 沸點(diǎn) (K) 理論最小功 (kJ/kg) 氦－ 3 8178 氦－ 4 6819 氫 12022 氖 1335 氮 空氣 一氧化碳 氬 氧 甲烷 1091 乙烷 丙烷 氨 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 3. 簡(jiǎn)單林德－漢普遜系統(tǒng) 圖 林德－漢普遜系統(tǒng) . 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 圖 林德－漢普遜循環(huán)的 T－ S圖 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 21)(0 hmhmhmm fff ???? ???? f..fhhhhymm????1211h fh 氣體的液化率依賴于： 大氣條件下 (點(diǎn) 1)的壓力 和溫度 ,從而決定了 和 ； 等溫壓縮后的壓力 ， 由 決定。 圖 液化率隨熱交換器入口溫度變化關(guān)系 . 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 圖 預(yù)冷林德－漢普遜系統(tǒng) 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 圖 預(yù)冷林德－漢普遜循環(huán)的 TS圖 制 冷 原 理 與 技 術(shù) ?應(yīng)用熱力學(xué)第一定律 drffarf hmhmhmhmhmm ?????? ?????? 21)(0?定義制冷劑的質(zhì)量流率比 : mmr r????液化率 : y h hh h r h hh hfa cf? ?? ? ??1 21 1?帶預(yù)冷系統(tǒng)的最大液化率 : yh hh h fm a x ???6 36() () () () ?假定主壓縮機(jī)是可逆等溫的 ,附加壓縮機(jī)是可逆絕熱的 .單位質(zhì)量加工氣體壓縮耗功 : fiffimwhhSSTmw?????????? )()( 111() 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 圖 液化率與極限液化率隨制冷劑流率的變化。 圖 卡皮查系統(tǒng) . 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 海蘭特循環(huán) ：帶高壓膨脹機(jī)的氣體液化循環(huán)。 11. 液化系統(tǒng) 圖 液化天然氣系統(tǒng) 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 12. 各種液化系統(tǒng)的性能比較 表 以空氣為工質(zhì)，＝ 300K， P＝ 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 續(xù)上表： 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 13. 用于氖和氫的預(yù)冷林德－漢普遜系統(tǒng) 圖 適用于液化氖和氫的 液氮預(yù)冷林德－漢普遜系統(tǒng) 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 制 冷 原 理 與 技 術(shù) ?單位質(zhì)量壓縮氫或氖所對(duì)應(yīng)的氮的 蒸發(fā)率 : ?取三個(gè)換熱器、液氮槽、液氫或氖的儲(chǔ)罐和節(jié)流閥作為分析系統(tǒng)，針對(duì)沒有熱漏的穩(wěn)定流動(dòng) : 21 22 )(0 hmhmhmhmmhm aNfffcN ?????? ??????mmz N ?? /2?z h hh h y h hh hc afc a? ?? ? ??2 1 1?單位質(zhì)量 液化氫或氖下氮的蒸發(fā)率 : yzm/mm/mmm..f.Nf..N ?? 22() () () () 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 圖 在液氮預(yù)冷林德－漢普遜系統(tǒng)中每液化單位質(zhì)量氫所需氮的蒸發(fā)率與液氮槽溫度的關(guān)系 . 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 14. 用于氖或氫的克勞特系統(tǒng) 圖 生產(chǎn)液氫或氖的 液氮預(yù)冷克勞特系統(tǒng) 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 15. 氦制冷的氫液化系統(tǒng) 采用氦制冷系統(tǒng)與高壓系統(tǒng)相比 : 優(yōu)點(diǎn) : 相應(yīng)地降低了使用壓力 縮小了壓縮機(jī)的尺寸 減小了系統(tǒng)材料的壁厚 不足 : 需用兩臺(tái)壓縮機(jī) 氦制冷機(jī)采用改進(jìn)的克勞特系統(tǒng)，在循環(huán)中氦氣并不被液化，但達(dá)到的溫度比液氫或氖更低。 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 圖 正仲氫轉(zhuǎn)化布置 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 16. 考林斯氦液化系統(tǒng) ?早期氦液化器采用液氫作為預(yù)冷劑 ,如帶預(yù)冷林德－漢普遜系統(tǒng)可以用來液化氦氣。 ?如圖 左邊的活塞只允許氣體 A通過，右邊的活塞只允許氣體 B通過，通過把兩個(gè)活塞移動(dòng)到一起，由氣體 A和 B組成的混合物就可逆地被分離成純凈的氣體 A和氣體 B。 T = C P +2 T:描述體系狀態(tài)所需要獨(dú)立變量的數(shù)目 C:存在組分?jǐn)?shù) P:存在的相數(shù) 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 圖 －成份圖 (a) 壓力低于兩種組分的臨界壓力 (b)壓力在兩種組分的臨界壓力之間 (c)共沸混合物 制 冷 原 理 與 技 術(shù) (2)溫度 濃度圖 圖 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 圖 －氮混合物的溫度－濃度圖 制 冷 原 理 與 技 術(shù) ? 相平衡曲線具體形式取決構(gòu)成混合物分子之間的內(nèi)作用力。 ? 對(duì)沸點(diǎn)相差較大的物質(zhì)所組成混合物通過部分冷凝能達(dá)到有效的分離，而對(duì)沸點(diǎn)相近物質(zhì)所組成的混合物該法將失去分離作用。 ?在冷凝或蒸發(fā)過程中，液相和氣相的 濃度是連續(xù)變化的 。計(jì)算步驟如下 : 假定一個(gè)在露點(diǎn)和泡點(diǎn)之間的一個(gè)溫度 露點(diǎn)和泡點(diǎn)的溫度由混合壓力及供料摩爾百分比決定 計(jì)算液體百分比 用蒸汽相的摩爾百分比之和等于 1驗(yàn)證 若等于 1，則求解結(jié)束，開始假定的混合物溫度正確 若不等于 1，重新假定混合物溫度，重復(fù)上述步驟 制 冷 原 理 與 技 術(shù) 4. 精餾塔的理論塔板數(shù)計(jì)算 I. 方法之一是 1921年 Ponchon和 1922年 Savarit建立的，它是一適用于所有情況的精確方法，但應(yīng)用該法需要詳細(xì)的焓值數(shù)據(jù)。 對(duì)產(chǎn)品純度要求很高的情況下，為操作線進(jìn)口段發(fā)展一個(gè)簡(jiǎn)單分析表達(dá)式來計(jì)算理論塔板數(shù)。雖然該條件下回流