空气的液化分离

第二章空气深冷液化分离空气的液化什么是空气的液化？空气的液化指将空气由气相变为液相的过程，目前采用的方法为给空气降温，让其冷凝。在空气液化的过程中，为了补充冷损、维持工况以及弥补换热器复热的不足，需要用到制冷循环。空气的液化一、制冷的热力学基础1、空气的热力学参数内能“U”分子的动能和位能之和称为气体的内能。内能是状态参数。内能的改变通常通过传热和做功两种方式来完成。内能和流动能之和即：H=U＋pΔV焓“H”∆S＝q／T自发过程总是朝着熵增大的方向进行，熵增加的大小反映了过程不可逆的程度。熵“S”绝热过程：q=0，则ΔU=U2-U1=-W，说明系统要对外作出功，系统的内能就必定减少，也就是说系统把减少的内能以功的形式转移到了外界。等容过程：W=0，则q=ΔU=U2-U1。说明系统与外界交换的热量全部用来增加或减少系统的内能，吸热则内能增加，放热则内能减少。

空气的液化空气的液化一、制冷的热力学基础2、空气的温-熵图等压线：向右上方的一组斜线等焓线：向右下方的一组线饱和曲线：图下部山形曲线为，山形曲线的顶点k是临界点，通过临界点的等温线称为临界等温线。饱和液体线：在临界点左边的山形曲线饱和气体线：临界点右边的山形曲线液相区：临界等温线下侧和饱和液体线左侧的区域气相区：临界等温线下侧和饱和气体线右侧，以及临界等温线以上的区域气液两相共存区（湿蒸汽区）山形曲线的内部，两相共存区内任意一点表示一个气液混合物。空气的液化工业上空气液化常用两种方法获得低温，即空气的节流膨胀和膨胀机的绝热膨胀制冷。二、空气液化时的制冷原理什么是节流膨胀?（等焓）什么是膨胀机的绝热膨胀？（等熵）连续流动的高压气体，在绝热和不对外做功的情况下，经过节流阀急剧膨胀到低压的过程，称为节流膨胀。不可逆过程。压缩气体经过膨胀机在绝热下膨胀到低压，同时输出外功的过程，称为膨胀机的绝热膨张。可逆过程。

空气的液化二、空气液化时的制冷原理分析：

在图中，由2点作等焓线H2，与等压线p1相交于1点，线段2→1表示节流膨胀过程，1点的温度T1即为节流膨胀后的温度，T2—T1为节流膨胀前后的温度差。线段2—3表示气体由压力为p2、温度为T2的2点，等熵膨胀到p1时的过程，T2—T3为膨胀前后气体的温度差。结论：等熵膨胀的降温效果比节流膨胀的降温效果好。但膨胀机的结构比节流阀复杂。气体T-S图节流膨胀和膨胀机的绝热膨胀前后温度的变化空气的液化三种类型：1、以节流膨胀为基础的液化循环（德国：林德）2、以等熵膨胀与节流相结合的液化循环（法国：克劳特）3、以等熵膨胀为基础的液化循环（苏联：卡皮查）三、空气的液化循环空气的液化三、空气的液化循环1．以节流膨胀为基础的液化循环

,亦称林德循环。系统由压缩机、中间冷却器、逆流换热器、节流阀及气液分离器组成。首先要经过多次节流，回收等焓节流制冷量预冷加工空气，使节流前的温度逐步降低．其制冷量也逐渐增加，直至逼近液化温度，产生液化空气。这一连串多次节流循环即林德循环启动阶段。林德循环的流程图及T-S图林德循环启动阶段空气的液化三、空气的液化循环2．以等熵膨胀与节流相结合的液化循环

,亦称克劳特循环。系统由压缩机、换热器、膨胀机、节流阀及气液分离器组成。空气的液化三、空气的液化循环3．以等熵膨胀为基础的液化循环

,亦称卡皮查循环。系统由压缩机、换热器、膨胀机、节流阀及冷凝器组成。多少0.6MPa空气的分离基本原理：是利用低温精馏法,将空气冷凝成液体,然后按各组分蒸发温度的不同将空气分离。设备：精馏塔分类：单级精馏和双级精馏区别：单级精馏以仅分离出空气中的某一组分(氧或氮)为目的；而双级精馏以同时分离出空气中的多个组分为目的。空气的分离一、单级精馏制取高纯度液氧（或气氧）制取高纯度液氮（或气氮）冷凝蒸发器富氧液化空气冷凝降压降温蛇管蒸发器蒸发O2：-183℃;N2：-196℃釜液与进塔的空气处于接近平衡的状态，仅能获得纯氮进塔的空气与节流后的液化空气处于接近平衡的状态，仅能获得纯氧空气的分离空气的分离双级精馏塔：由下塔、上塔和上、下塔之间的