浅谈空分系统节流和膨胀机制冷量

360 · 发表于 2011-8-2 13:28:20

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有多个师傅问我关于膨胀机的制冷量问题，我一一解答也不知道他们懂了没有。我感觉可能有的还是有点晕。
   他们的主要问题是概念不清，主次分不清楚。因此我在这里说两句希望能说清楚。
   为了形象化说明我用一个三口家庭（孩子在上学夫妻工作）的收支来说明空分系统的冷量问题。
   空分系统就像一个家庭一样，空分系统的制冷和冷损失就像家庭的收入和支出，假设空分系统的节流制冷量就是老婆的收入，膨胀制冷量就是老公的收入，孩子没有收入，老婆和老公的收入之和就是这个家庭的总收入。节流制冷量和膨胀机制冷量之和就使空分系统的总制冷量。
   再看看支出，家庭日常支出有服装购买支出，饮食购买支出，其他电视电话宽带等日用支出。空分系统的冷量支出有跑冷损失支出，主换热器热端热交换不完全冷量损失支出，液体产品出系统冷量支出。如果家庭收入和支出一样多，那么家里就不能存下钱。挣得多花得少，就有钱存银行。反之就要借钱花。空分的制冷量和冷量消耗一样多，空分系统的冷量就处于平衡状态。如果制冷量大于冷量消耗当然就有多余的冷量，在正常运行时多余的冷量就表现为液氧面上升，多余的冷量就以液体的形式存到塔里。反之就表现为下降。在空分启动时期制冷量远远大于冷量消耗，这些多出来的冷量用来冷却分馏塔和热交换器以及管道阀门等，当这些都冷却的差不多了，多余的冷量就以液体的形式出现并不断的累积一直到建立正常的精馏工况，如果不是液体空分那么就必须要降低制冷量，使制冷量和冷量消耗平衡，保持系统稳定运行。
   下面先来说说空分系统的制冷量中的节流制冷量，节流制冷量来源于压缩机的等温空气压缩。我举例说明：假设压缩机的进，出口空气温度都是25摄氏度，压缩到0.8兆帕绝压。则查空气温熵图可以发现空气进口焓值为约3239卡/克分子，说明我查的是老书克分子相当于现在的摩尔。莫尔相当于千摩尔。等温压缩后空气的焓值为3228卡/克分子，焓降为3239-3228=11卡/克分子，为了方便计算11卡/克分子除于22.4升/克分子就等于0.491大卡/立方米。也就是说每等温压缩一立方米空气到0.8兆帕就可以制得0.491大卡的冷量。以上数据是我个人近日查的，因图纸残旧可能误差较大。主要用于说明节流效应制冷量。当然节流效应制冷量还有个公式可以用来计算这里不说明。
   在来说说膨胀机制冷量，膨胀机制冷量等于膨胀量乘于膨胀空气的实际焓降，仍然举例说明：假设膨胀机的进口温度是-130摄氏度，出口是-180摄氏度，进口压力0.7兆帕，出口0.1兆帕，查空气温熵图得进口焓值为2120卡/克分子，出口为1795卡/克分子。进口减去出口等于325卡/克分子，换算成体积为14.48大卡/立方米。
   从上面的结果可以看出膨胀机制冷量为14.48大卡/立方米，节流制冷量为0.491大卡/立方米。假设每小时的膨胀流量是10000立方米那么乘于14.48大卡/立方米就是膨胀机每小时的制冷量。从单位制冷量上来看，节流制冷量相当于膨胀机制冷量的零头。
   很多师傅对提高膨胀机的制冷量很感兴趣，实际上从公式上看就是要么增加膨胀量，要么增加焓降，但是要增加焓降可能会减少膨胀量，要增加膨胀量可能会减少焓降想要两个同时增加这种好事没有。呵呵呵。不管增加哪一项减少哪一项，只要膨胀机的总制冷量增加了那么你调整的就对了。一般情况下在设计状态下运行效率最高，效率最高不等于制冷量就最高，如果膨胀量增加的量大于效率降低的量，那么总制冷量是会增加的。但是也就是在设计状态附近。希望新手在看了后有一个空分系统的冷量平衡的整体观。