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空气在制氮机(制氮设备)中的液化循环
 
第七节  空气的液化循环

1、节流
2、等熵膨胀
一、林德循环
一次节流液化循环
1.1 一次节流液化循环流程图
P2 对循环性能的影响
若低压及进换热器的高压空气的温度不变;
a、随P2 的提高,制冷量、液化量及循环系数均增加;
b、但单位能耗是减少的;
c、高压P2 超过60 公斤,液空的积累才有可能;
1.3 低压P1 对循环的性能的影响
当P2 及T 一定时,随P1 增加,循环效率增加,单位能耗下降,改善循环的经济性。
1.4 换热器的热端温度T 和制冷量的关系
降低高压空气进换热器温度T,可以明显增加制冷量。
二、带膨胀机的空气液化循环,克拷特液化循环
1、流程图和T-S 图
但Ve 过分增大,去节流阀的气量降低,会导致冷量过剩,是换热器偏离
正常工况。
(2)当Ve 和T3 一定时,提高膨胀前压力P2,等温节流效应和膨胀机的单位制冷量增
加,但会造成冷量过剩,冷损增大,并因冷量被浪费,而使能耗增大。
(3)当P2 和铜陵Ve 一定时,提高膨胀前温度T3,膨胀机前的焓降,即单位制冷量增
加,但T3 过高T4 也同时提高,T8 增加,膨胀机产生的冷量不能全部传给高压空
气,冷损增加,换热器二也不能政策工作。
三、海兰德液化循环及卡皮查液化循环
1、海兰德液化循环——克劳斯循环的一种特例
它是高压膨胀机的气体液化循环,空气被压缩到160~200 公斤,且一部分高压Ve
经预冷直接进入膨胀机,另一部分,进入换热器冷却,节流产生液体。
2、实现了带有效率的膨胀机的低压液化循环,空气在透平压缩机等温压缩到5~6 公
斤,经过换热器冷却到T3 后分两部分,大部分空气进入膨胀机膨胀到1 公斤左
右,温度降到T4,而后进入换热器输出冷量。另一部分空气冷却到(点5)节流
制冷。
四、精馏原理
(一)精馏过程
1、定义:连续多次的部分蒸发和部分冷凝;
2、举例:
3、精馏塔类型
3.1 单级精馏塔
3.2 双级精馏塔
3.3 拉赫曼原理
因上塔实际的气体气液比较精馏所需的气液比大,利用上塔的精馏潜力的措施有两种:
1、可将适量的膨胀空气(占空气的20%~25%)直接送如上塔进行精馏;
2、从下塔顶部或冷凝蒸发器顶盖下抽取氮气,复热后进入氮气透平膨胀机,经膨胀机
并回受其冷量后,作为产品输出或者放空。
3.5 氧提取率
式中: , 代表氧气,空气中的氧浓度;
代表产品氧气量(标准状态下);
代表加工空气量(标态下);