换热温差有效能损失主要指换热器的内部温差,冷量的能质系数公式k=(T0/T-1),如果环境温度300K,换热温差3K,则此换热过程使能质系数降低(300/(T-3)-300/T),氮气压力5atm时,饱和温度大约94K。1atm饱和液氮冷量0.15kWh/Nm3,5atm饱和液氮冷量要小一点,大约0.14kWh/Nm3,合0.14*3600=504kJ/Nm38 m$ u+ Q( k# I" |0 f* `$ y; e
" I2 @7 Z2 B* ^! H6 J6 N+ c* k将能质系数降低量(300/(T-3)-300/T)积分,T由300K降至94K,计算出能质系数降低量的平均值是0.0327
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氮气冷却和冷凝过程中,显热大约占55%,则主换热器温差有效能损失, ~" o% u) O3 g' N
=504*55%*0.0327=9.06kJ/Nm3+ t) ^4 S) ?' L
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冷凝蒸发器温差1.6K,能质系数降低值(300/(94-1.6)-300/94)=0.0553,潜热占45%,则冷凝蒸发器温差有效能损失=504*45%*0.0553=12.54kJ/Nm37 l* r3 v2 {9 u/ }0 G
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可见,虽然冷凝蒸发器换热量小于主换热器,而且冷凝蒸发器温差1.6K比主换热器温差3K更小,但冷凝蒸发器温差损失比主换热器更大。低温下的传热过程,温差有效能损失相当大,不能忽略不计。& r, P1 _* b6 d& ^4 M; b
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主换热器温差损失与冷凝蒸发器温差损失之和=9.06+12.54=21.7kJ/Nm3,与以上阻力损失21.9kJ/Nm3接近。
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( a' S! o# O, X$ f; p6 {2 g# N单位电脑上没有空分软件,以上有些数据可能不是很准确,但温差损失的计算方法就是如此。
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