气体液化循环课件

气体液化循环一、概述1、制冷的目的：低温气体液化，必须降温至Ts以下，需要制冷降温；维持低温系统所需制冷以补偿冷损；生产低温液体，补偿带走的的冷量

气体液化循环一、概述1

气体液化循环2、制冷气体液化理论最小功获得低温实现热量从低到高的转移，必须投入能量。理想过程：等温压缩+等熵膨胀理想最小功气体液化循环2、制冷气体液化理论最小功2

气体液化循环2、制冷气体液化理论最小功气体液化循环2、制冷气体液化理论最小功3

气体液化循环3、液化循环指标单位能耗：W为1kg气体耗功，Z为1kg气体的液体量制冷系数，制冷量与耗功之比，其中循环效率：热力不完善度，实际制冷系数与理论循环系数之比。也是理论最小功与实际耗功之比。气体液化循环3、液化循环指标4

前两种属于自身膨胀制冷，最常用。气体液化循环4、低温液化循环形式：节流液化循环：利用节流装置，获得等温节流效应；带膨胀机的液化循环：利用膨胀机获取大的等熵膨胀制冷量；带气体制冷机的液化循环：利用低沸点气体工质的制冷效应；复叠式液化循环：利用不同沸点工质逐级冷却最终液化。

前两种属于自身膨胀制冷，最常用。气体液化循环4、低温液化循5

气体液化循环二、空气、氧、氮的液化循环：性质接近，循环相似主要采用自身制冷方法节流液化循环是基础循环特点：装置简单，系统可靠，不可逆损失大，制冷量小气体液化循环二、空气、氧、氮的液化循环：6

气体液化循环1、一次节流液化循环是最早的液化循环，被德国的林德所采用，故命名林德循环气体液化循环1、一次节流液化循环7

气体液化循环---一次节流液化循环理论循环等温压缩→等压冷却→节流膨胀→液化→等压复热降温过程逐级形成气体液化循环---一次节流液化循环理论循环8

气体液化循环---一次节流液化循环理论循环液化量：1kg空气，单位冷量即为等温节流效应；由于

一定（状态参数）,液化量大，即等温节流效应大，T一定时,是压力的函数气体液化循环---一次节流液化循环理论循环9

气体液化循环---一次节流液化循环理论循环T一定时,是压力的函数压力增加到多少最好？等温压缩过程焓差的变化正好等价于节流过程温差的变化求解的结果是：等温压缩线与上转化温度曲线的交点气体液化循环---一次节流液化循环理论循环10

气体液化循环---一次节流液化循环实际循环压缩过程存在不可逆因素、换热器有温差、不完全换热q2以及跑冷q3等因素。实际液化量单位（加工空气）制冷量为适当升高p2，升高p1，高压气体T下降，对提高

有利气体液化循环---一次节流液化循环实际循环11

气体液化循环---一次节流液化循环实际循环适当升高p2，升高p1，高压气体T下降对提高

有利气体液化循环---一次节流液化循环实际循环12

气体液化循环---一次节流液化循环实际循环适当升高p2，升高p1，高压气体T下降对提高

有利气体液化循环---一次节流液化循环实际循环13

气体液化循环---一次节流液化循环实际循环适当升高p2，升高p1，高压气体T下降对提高

有利气体液化循环---一次节流液化循环实际循环14

气体液化循环---一次节流液化循环有预冷的一次节流液化循环气体液化循环---一次节流液化循环有预冷的一次节流液化循环15

气体液化循环---一次节流液化循环有预冷的一次节流液化循环气体液化循环---一次节流液化循环有预冷的一次节流液化循环16

气体液化循环---一次节流液化循环有预冷的一次节流液化循环提供了冷量降低了高压气体的温度减小了传热温差气体液化循环---一次节流液化循环有预冷的一次节流液化循环17

气体液化循环---二次节流液化循环二次节流液化循环看作是一个高、低压之间的循环和一个高、中压之间的循环后者提高了p1,从而提高了循环效率循环过程也可以有预冷的循环气体液化循环---二次节流液化循环二次节流液化循环18

气体液化循环---带膨胀机的液化循环带膨胀机的空气液化循环一、克劳特循环膨胀过程并非按照等熵绝热节流过程仍存在节流和膨胀过程均不可逆气体液化循环---带膨胀机的液化循环带膨胀机的空气液化循环19

气体液化循环---带膨胀机的液化循环带膨胀机的空气液化循环一、克劳特循环流程组织：膨胀机布置入口状态？膨胀气量？气体液化循环---带膨胀机的液化循环带膨胀机的空气液化循环20

气体液化循环---带膨胀机的液化循环一、克劳特循环根据系统能量守恒的关系，并考虑跑冷损失，不完全热交换损失循环液化系数为实际制冷量膨胀机的等熵效率实际耗功气体液化循环---带膨胀机的液化循环一、克劳特循环21

气体液化循环---带膨胀机的液化循环一、克劳特循环影响因素分析：P2---增大对制冷效果有利Ve

---增大对制冷效果有利T3---增大对制冷效果有利膨胀机的制冷量只能被以上温区所利用冷量的产生与利用关系气体液化循环---带膨胀机的液化循环一、克劳特循环22

气体液化循环---带膨胀机的液化循环一、克劳特循环换热器温度曲线—负温差现象高压气体比热变化大，低温气体比热基本不变正流气体与反流气体流量不同气体液化循环---带膨胀机的液化循环一、克劳特循环23

气体液化循环---带膨胀机的液化循环二、海兰德循环高压常温膨胀，增加绝热焓降；低温部分由等温节流效应提高冷量可采用预冷，从而适用于小型液态装置为何需要高压？气体液化循环---带膨胀机的液化循环二、海兰德循环24

气体液化循环---带膨胀机的液化循环二、海兰德循环气体液化循环---带膨胀机的液化循环二、海兰德循环25

气体液化循环---带膨胀机的液化循环三、卡皮查循环低压低温膨胀，冷量主要来自膨胀机液体节流，实现液化流程简单，能耗小，投资低，全低压流动与换热，设备体积大适用于大中型空分。能否取消节流装置？气体液化循环---带膨胀机的液化循环三、卡皮查循环26

气体液化循环---带膨胀机的液化循环三、卡皮查循环气体液化循环---带膨胀机的液化循环三、卡皮查循环27

气体液化循环---氦液化循环临界点低，为5.2K，转化温度也低46K，7K以下节流才会产生液体；故必须预冷+节流，或膨胀对外输出功+节流一、节流液化循环二、带膨胀机液化循环三、其它型式的He液化循环气体液化循环---氦液化循环临界点低，为5.2K，28

气体液化循环---氦液化循环一、节流液化循环预冷的必要性，必需的预冷温度，可分级预冷预冷介质：LN2,LH2ZprⅡⅥZprⅠ234567910111213151417H2N2液N2液H2(1-Zpr)气体液化循环---氦液化循环一、节流液化循环ZprⅡⅥZp29

气体液化循环---氦液化循环一、带膨胀机液化循环预冷并非必需，但有效LN2预冷+膨胀机制冷LN2预冷+2

膨胀机制冷—柯林斯循环根据最小功原则设计各级膨胀机的参数保证每级膨胀机的正常工作气体液化循环---氦液化循环一、带膨胀机液化循环30

气体液化循环---氦液化循环LN2预冷+2

膨胀机制冷—柯林斯循环气体液化循环---氦液化循环LN2预冷+2膨胀机制冷—31

气体液化循环---氦液化循环三、其它型式的He液化循环双压力双机膨胀、两级节流附加制冷循环利用外部制冷机分级冷却气体液化循环---氦液化循环三、其它型式的He液化循环32

气体液化循环---氦液化循环三、其它型式的He液化循环气体液化循环---氦液化循环三、其它型式的He液化循环33

气体液化循环---氦液化循环三、其它型式的He液化循环气体液化循环---氦液化循环三、其它型式的He液化循环34

气体液化循环---氢液化循环氢液化循环一、节流氢液化循环二、带膨胀机的氢液化循环三、氦制冷氢液化循环气体液化循环---氢液化循环氢液化循环35

气体液化循环---氢液化循环一、节流氢液化循环一次节流二次节流液氮预冷预冷温度如何确定？气体液化循环---氢液化循环一、节流氢液化循环36

气体液化循环---氢液化循环二、带膨胀机的氢液化循环液氮预冷中温膨胀循环图如何表示？气体液化循环---氢液化循环二、带膨胀机的氢液化循环37

气体液化循环---氢液化循环二、带膨胀机的氢液化循环液氮预冷膨胀气中压返回气体液化循环---氢液化循环二、带膨胀机的氢液化循环38

气体液化循环---氢液化循环三、氦制冷氢液化循环氦气采用哪种循环？氢气循环图如何表示？气体液化循环---氢液化循环三、氦制冷氢液化循环39

气体液化循环---天然气液化循环天然气液化循环一、复叠式制冷液化循环， 又称级联式、串联式二、混合冷剂制冷液化循环三、带膨胀机的制冷液化循环气体液化循环---天然气液化循环天然气液化循环40复叠式制冷液化循环常规循环,由若干个在不同低温下操作的蒸气压缩制冷循环复叠组成天然气液化，一般由丙烷、乙稀和甲烷为制冷剂的三个独立的制冷循环复叠而成,制冷温度分别为-45℃、-100℃及-160℃循环原理:净化后的原料天然气在三个制冷循环的冷却器中逐级地被冷却、冷凝液化并过冷，最后用低温泵将液化天然气(LNG)送至储槽复叠式制冷液化循环常规循环,由若干个在不同低温下操作的蒸气压41

气体液化循环---天然气液化循环一、复叠式制冷液化循环气体液化循环---天然气液化循环一、复叠式制冷液化循环42复叠式制冷液化循环优点：①能耗低；②制冷剂为纯物质，无配比问题；③技术成熟，操作稳定。缺点：①机组多，流程复杂；②附属设备多；③管道与控制系统复杂，维护不便。复叠式制冷液化循环优点：43混合制冷剂制冷液化循环(MRC)自动复叠式循环：混合制冷剂一般由碳氢化合物和氮气等五种以上组分组成，其组成根据原料气的组成和压力而定,广泛用于基本负荷型天然气液化装置中混合制冷剂：工作时利用多组分混合物中重组分先冷凝、轻组分后冷凝的特性，将它们依次冷凝、节流、蒸发得到不同温度级的冷量，使天然气中对应的组分冷凝并最终全部液化。根据混合制冷剂是否与原料天然气相混合，分为闭式和开式两类循环。混合制冷剂制冷液化循环(MRC)自动复叠式循环：44混合制冷剂制冷液化循环(MRC)混合制冷剂的大致组成优点：①机组设备少，流程简单，投资省；②管理方便；③混合制冷剂组分可以部分或全部从天然气本身提取与补充缺点：①能耗较高，比级联式液化流程高10~20%左右；②混合制冷剂的合理配比较为困难组分氮甲烷乙烯丙烷丁烷戊烷体积％0~320~3234~4412~208~153~8混合制冷剂制冷液化循环(MRC)混合制冷剂的大致组成组分氮甲45

气体液化循环---天然气液化循环二、混合冷剂制冷液化循环闭式循环开式循环气体液化循环---天然气液化循环二、混合冷剂制冷液化循环46

三、带膨胀机的制冷液化循环循环原理:利用气体在膨胀机中作外功的绝热膨胀来提供天然气液化所需的冷量开式循环:直接利用输气管道来的天然气在膨胀机中膨胀来制取冷量，使部分天然气冷却后节流液化闭式循环:采用一个与天然气液化过程分开的具有一级或两级膨胀的制冷循环来供给天然气液化所需的冷量

三、带膨胀机的制冷液化循环循环原理:47带膨胀机的制冷液化循环优点：①流程简单，调节灵活，工作可靠，易起动，易操作，维护方便；②用天然气本身为工质时，省去专门生产、运输、贮存冷冻剂的费用缺点：①送入装置的气流须全部深度干燥；②回流压力低，换热面积大，设备金属投入