致謝XIILNG冷能冷量的計算過程案例1LNG冷量火用分析由于LNG氣化過程中不僅有能量的釋放，還對外界做了有用功，為了綜合分析，本研究采用分析法，能有效分析能量的變化與對外界做功的情況。即系統與環境溫度達到平衡在條件下能夠獲得的最大有用功．低于環境溫度時，系統溫度所做的最大有用功被稱為冷量。從卡諾循環中可以得知，在熱源放熱的同時，冷源也在吸熱，這是就做功的過程．可用能隨溫度如圖2-6所示。圖2-6卡諾循環做工圖進行熱吸收時，工質溫度從T1狀態不斷上升至T2狀態，根據計算得出在此過程中的最大有用能為：其中：δＷmax為溫變過程最大有用能(kJ/kg);δq為溫變過程總吸收冷量（kJ／kg）；Ｔ0為環境溫度（Ｋ）；Ｔ為系統溫度（Ｋ）。對式（１）進行積分，推算出吸熱過程有用能為:為了方便進行計算，可以將系統視為穩定流動工況。可得每單位質量的工質由初始溫度上升到系統溫度時，其冷量火用為：其中：ｅx,h為冷量（kJ／kg）；ｈ為平衡焓值（kJ／kg）；ｈ0為初始焓值（kJ／kg）；ｓ平衡熵（kJ／(kg·K）)；ｓ0為初始熵值（kJ／(kg·K）)。由熱力學知，理想氣體的焓是關于溫度的函數：其中：ｃｐ為比熱（kJ／(kg·K）)；Ｒ為熱力學常數（kJ／(kg·K）)；P為環境平衡壓強(Pa);P0為初始壓強(Pa)。綜上可得：由上述公式可知：冷量火用是由壓力火用及低溫火用共同構成，這些火用是壓力變化及溫度變化所引起的。氣化器中LNG在進行換熱時有著相變潛熱r,所對應的相變潛熱火用為，同時在吸熱過程中的天熱氣顯熱火用為則得出LNG的低溫火用ex,p:其中：ex,t為低溫火用（kJ/kg）LNG壓力火用ex,p為：其中：ex,p為低溫火用（kJ/kg）LNG并不是純凈物，物性參數具有不確定性。LNG中甲烷含量為80%-85%，為了簡化計算，采用甲烷的物性參數進行計算，則有：2LNG冷量火用影響因素LNG組成穩定，因此對LNG冷量影響相對較大的有系統壓強和所處環境的溫度兩個因素。環境溫度系統壓強P一定時，LNG火用主要與環境溫度T0有關，其影響如圖2-7所示。圖2-7LNG火用隨溫度變化圖由圖得知：LNG的壓力以緩慢趨勢隨著環境溫度T0的增高而增大，而低溫以較快趨勢隨著環境溫度的增大而上升．因此得出以下結論：隨著環境溫度溫度的升高，LNG冷量不斷增大。系統壓強P在環境溫度T0保持不變時，系統壓強P是影響LNG的主要因素，其影響如圖2-8所示。圖2-8LNG火用隨壓力變化圖分析圖2-8可得：隨著壓力的增大，一開始占據LNG火用絕大多數的低溫火用會慢慢減少，而壓力火用所占LNG火用的比例逐步提高。對于一個LNG冷能回收系統來說，低溫火用所占比例越大，越有利于冷能回收。當LNG系統壓力維持在1MPa以下時，低溫火用占更大的比列，這意味著低壓條件下更有利于LNG冷能的回收利用。3小型LNG氣化站冷能釋放量分析LNG并不是一種純凈的物質，LNG是一種低溫有機混合物。為了分析方便，我們將LNG簡化處理，將LNG看做液體甲烷。通過甲烷的物性參數來進行計算。甲烷的定壓比熱容在110～300J/(kg?℃)這個范圍內穩定波動，為了簡化計算，我們取平均比熱容cp=1.20×103J/(kg?℃)。LNG的吸熱氣化過程可以分為兩個過程：從液體到氣體的相變潛熱和從沸點溫度到下游用戶可使用條件溫度的內能，這個過程釋放的冷量為：LNG的氣化壓力約為0.6Mp