外行学空分（4）一一热量热能，冷量冷能，热量平衡和冷量平衡（四）

Yb2021

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    深冷空分是纯粹的物理过程，就有效能角度而言，深冷空分涉及压力能，冷能及气体最小分离功。大体上可以分为两个大的过程，一是压力能转化为冷能的过程即开式热泵一膨胀制冷联合液化部分，膨胀制冷（也包括等温焓差）产生冷量冷能，以空气为循环工质的开式热泵吸收膨胀制冷（也包括等温焓差）产生的冷量冷能提高冷量的品位（即产生无冷量的冷能），并实现|压力空气的液化。液空之一部分气化用于补偿散冷损失和膨胀制冷空气过热，另一部分转化为液氧，液氮，液氩产品。在开式热泵一膨胀制冷联合液化过程中，膨胀制冷部分产生冷量冷能，而热泵部分不产生冷量但提高冷量的品位（冷能增加）。二是压力能转化为温差有效能即卡诺功（也是广义的冷能），温差有效能转化为气体最小分离功。这就是所谓的完全自热的开式热泵精馏过程，是深冷空分的核心部分。
    前帖已经说过所谓的热量平衡和冷量平衡完全是一回事，都是焓和功的衡算，是基于热力学第一定律的恒等式，其中焓是状态参数，而热量和功则是过程参数。对于深冷空分这样低于环境温度的热力学过程则是所谓的冷量平衡。对于深冷空分系统而言，普适的冷量平衡（热量平衡）是进出深冷空分系数物流焓值差加散冷损失等于膨胀输出功。如果深冷空分系统中存在深冷压缩过程，则是进出深冷空分焓值差等于膨胀输出功减深冷压缩功。这其实就是热力学第一定律！无所谓平衡不平衡是恒等式！而所谓的冷量平衡的真正涵义是进出深冷空分物流中的出深冷空分液体物流（一般是液氧）必须大于零，或者说所谓的冷量平衡本质上是深冷液体的平衡。
   针对深冷空分系统冷量平衡恒等式可以进一步细化为热端换热温差形成的冷损加散冷损失加液体产品的冷量等于等温焓差形成的冷量加膨胀输出功减去深冷压缩功（深冷压缩的案例越来越多）。如果从这个冷量平衡恒等式出发进行分析（这是必须的，但是是不够的），那么我们会得到什么样的结论呢？一是热端换热温差形成的冷损很大，很重要！二是高温高焓降，膨胀机的进口温度越高，制冷系数越大越有利。三是深冷压缩冷损太大是绝对不利的！这样的结论正确吗？
, Y3 ]4 R0 n" x6 h$ o   我们如果换一个角度从冷能衡算（不存在什么冷能平衡）的角度重新审视一下上述三个结论。关于热端换热温差形成的冷损，从冷能衡算中可以发现，热端换热温差冷能损失很小，比起在冷量平衡恒等式中完全看不见的主换热器冷端换热温差损失小得多！甚至都不在一个数量级上！关于高温高焓降（制冷量）毫无疑问是正确的，但是制冷膨胀机的发展方向却是允许少量带液的制冷膨胀机，毫无疑问这样的制冷膨胀机进口温度较低，焓降较小，这是为什么？至于深冷压缩现在运用案例越来越多，这又是为什么？请思考一下。