1、1234567891011121314151617181920一、概述一、概述212223 中 高 壓 氣 原 料 氣 低 壓 氣 預 分 離 壓 縮 凈 化 冷 凝 分 離 液 烴 分 餾 制 冷 產 品 儲 配 24252627四個過程：四個過程：1.蒸發過程蒸發過程 2.壓縮過程壓縮過程 3.冷凝過程冷凝過程 4.膨脹過程膨脹過程2829因環保的要求，因環保的要求，氟利昂、氨將逐氟利昂、氨將逐步限制使用。步限制使用。30311.實際制冷循環在溫熵圖上的表示實際制冷循環在溫熵圖上的表示32(1)壓縮過程，以線段壓縮過程，以線段1-2表示表示 (2)冷卻、冷凝及過冷過程，以線段冷卻、冷凝及過

2、冷過程，以線段2-2-3-3表示表示 (3)節流膨脹過程，以線段節流膨脹過程，以線段34表示表示 (4)蒸發過程，以線段蒸發過程，以線段4-1表示表示3334制冷系數制冷系數值值越大，循環越大，循環的經濟性越的經濟性越高高35實qwHHHHe11421(8-12) 理實(8-13) 361QGq373836003600eeTwGWN（8-17）實際功率實際功率NP亦稱軸功率，即電機所輸的實際亦稱軸功率，即電機所輸的實際功率。功率。 NNPT（8-18）394041節流膨脹過程示意圖節流膨脹過程示意圖42gCHgCH22222211H1、H2 縮口前后兩截面處流體的焓值；縮口前后兩截面處流體的焓

3、值； C1、C2 縮口前后兩截面處的流速；縮口前后兩截面處的流速； g重力加速度。重力加速度。(8-19)43 節流膨脹過程是等焓過程節流膨脹過程是等焓過程。節流時，微小壓。節流時，微小壓力變化所引起的溫度變化稱為微分節流效應。一力變化所引起的溫度變化稱為微分節流效應。一般用般用H表示微分節流效應系數：表示微分節流效應系數：21HH )(pTaH(8-20)(8-21)44TpTpHppVcpuca)(11(8-23)內能變化項內能變化項流動功變化項流動功變化項01Tppuc450)(1TpppVc流動功變化項：流動功變化項：TpppVc)(14647物料平衡物料平衡： F=V+L (8-36

4、) 某一組分有某一組分有： fi=vi+li (8-37) xf=fi/Fi yi=vi/Vi xi=li/L (8-38) 48lfk VLiii(/)1)/(iiiikVLfkVL= li V= Vi 49熱量平衡方程熱量平衡方程 ： LVLHVHFHf 以上各式中的以上各式中的符號意義見書符號意義見書5051 氣體進行等熵膨脹時，由于壓力變化而引起的溫度變化，氣體進行等熵膨脹時，由于壓力變化而引起的溫度變化，稱為等熵膨脹效應。該效應又分為稱為等熵膨脹效應。該效應又分為微分等熵膨脹效應微分等熵膨脹效應和和積分積分等熵膨脹效應等熵膨脹效應。 微分等熵膨脹效應是指微小壓力變化所引起的溫度變化。

5、微分等熵膨脹效應是指微小壓力變化所引起的溫度變化。通常用通常用as表示微分等熵膨脹效應系數表示表示微分等熵膨脹效應系數表示。 )(sspTa(8-26)52ppTpaTTTppsppssdd212112(8-28)53 0)(,0,0ppTVTc )(ppsTVcTa(8-27)故故 0sa 等熵膨脹過程總是產生冷效應，膨脹結果氣體的溫度等熵膨脹過程總是產生冷效應，膨脹結果氣體的溫度總是降低的?？偸墙档偷?。cp氣體的氣體的定壓熱容定壓熱容545521HHHS(8-29) 實際上，壓縮氣體通過膨脹機進行絕熱膨脹，在對外作實際上，壓縮氣體通過膨脹機進行絕熱膨脹，在對外作功的同時存在著摩擦、泄漏和冷

6、量損失等各種現象。因此，功的同時存在著摩擦、泄漏和冷量損失等各種現象。因此，膨脹過程實際不是等熵的，而是熵增大的不可逆過程。膨脹過程實際不是等熵的，而是熵增大的不可逆過程。5621HHH(8-30)21210HHHHHHs 膨脹機的絕熱效率是衡量膨脹過程偏離等熵過程的尺度。膨脹機的絕熱效率是衡量膨脹過程偏離等熵過程的尺度。透平膨脹機的絕熱效率可達透平膨脹機的絕熱效率可達75%85%。57HGWG氣體流量，氣體流量，kg/h；H實際膨脹過程的焓差，實際膨脹過程的焓差，kJ/kg。5859 11n 1 11niiniiiiiyxixKy相平衡方程相平衡方程 60 iiiLxVyFz物料平衡方程物料

7、平衡方程 ：熱量平衡方程熱量平衡方程 ： 1LVLSVSFS膨脹機出口的實際焓值膨脹機出口的實際焓值 ： )(2112HHHH6162 計 算 膨 脹 機 入 口 條 件 下 的 H1、 S1 在 膨 脹 機 出 口 壓 力 P2下 假 定 出 口 溫 度 T2 作 平 衡 閃 蒸 計 算 ， 求 H2、 S2和 汽 化 率e 比 較S1= S2？ 計 算 等 熵 出 口 焓 差H1-H2 計 算 實 際 出 口 焓2H 計 算 實 際 出 口 溫 度 和 實 際 功 是否63膨膨脹脹機機輸出輸出功類功類輸出輸出熱類熱類活塞式膨脹機活塞式膨脹機(容積型容積型)透平式膨脹機透平式膨脹機(速度型速

8、度型)熱分離機熱分離機氣波制冷機氣波制冷機646566676869 正升壓透平膨脹機組正升壓透平膨脹機組 C壓氣機；壓氣機；T渦輪；渦輪；H1冷卻器；冷卻器；H2冷箱；冷箱；S1一級分離器；一級分離器；S2二級分離器二級分離器70逆升壓透平膨脹機組逆升壓透平膨脹機組C壓氣機；壓氣機；T渦輪；渦輪；H2冷箱；冷箱；S1一級分離器；一級分離器； S2二級分離器二級分離器7172738-25熱分離機的工作原理熱分離機的工作原理74757677多管式熱分離機結構示意圖多管式熱分離機結構示意圖 l l噴嘴；噴嘴；22共鳴箱；共鳴箱；33接收管；接收管；44小室小室78旋轉式熱分離機結構示意圖旋轉式熱分離

9、機結構示意圖7980圖圖8-19 8-19 膨脹機過程的原理流程圖膨脹機過程的原理流程圖 81圖圖8-20 500低溫分離工藝原理流程圖低溫分離工藝原理流程圖 82圖圖8-21 杏九聯杏九聯20萬萬Nm3/d油田氣深冷分離試驗裝置流程圖油田氣深冷分離試驗裝置流程圖 83圖圖8-22 溫米裝置優化工藝流程圖溫米裝置優化工藝流程圖 8485kevLfkedii)/(.式中式中 di 某個被分離組分之流量，某個被分離組分之流量，kmol/h； ke烴類的假平衡常數，可由圖烴類的假平衡常數，可由圖830查得，查得， 它是它是 烴類沸點的函數；烴類沸點的函數； 8687天然氣液化后天然氣液化后的體積只有原的體積只有原來的來的1/625左右左右88圖圖8-31 裝置方塊流程圖裝置方塊流程圖 899091圖圖8-32 復疊式制冷液化循環原理流程復疊式制冷液化循環原理流程 9293組分組分氦氦甲烷甲烷乙烯乙烯丙烷丙烷丁烷丁烷戊烷戊烷體積體積（%）03203234441220815389495