第3章应掌握的内容 要求掌握的内容: ◆1获得低温的三种方法,各自的工作原理及比 较。 ◆2掌握氖、氢、氦以外的气体液化系统的液化 A机理;液化系统的液化率、单位质量压缩 功、单位质量液化功、循环效率的推导和计 算 在克劳特循环中,还需掌握膨胀机的作用,带膨 胀机循环的优缺点,为什么在带膨胀机的循环中 仍需要节流阀。 ◆3氖、氢、氦气体液化系统中的预冷问题。循 环的工作原理,特别是西蒙氦液化系统的液 化过程
第 3章应掌握的内容 要求掌握的内容： 1 获得低温的三种方法，各自的工作原理及比 较。 2 掌握氖、氢、氦以外的气体液化系统的液化 机理；液化系统的液化率、单位质量压缩 功、单位质量液化功、循环效率的推导和计 算。 – 在克劳特循环中，还需掌握膨胀机的作用，带膨 胀机循环的优缺点，为什么在带膨胀机的循环中 仍需要节流阀。 3 氖、氢、氦气体液化系统中的预冷问题。循 环的工作原理，特别是西蒙氦液化系统的液 化过程
第三章气体液化系统 ◆3.1系统的性能参数 ◆3,2低温的产生 Y·3氖、氢、氨除外的气体液化系统 人34氖、氢、氦气体液化系统
第三章 气体液化系统 3.1 系统的性能参数 3.2 低温的产生 3.3 氖、氢、氦除外的气体液化系统 3.4 氖、氢、氦气体液化系统
3.2低温的产生 ◆3,21焦耳汤姆逊效应 ◆322绝热膨胀 Y·323绝热放气 人·三种方式的比较
3.2 低温的产生 3.2.1 焦耳-汤姆逊效应 3.2.2 绝热膨胀 3.2.3 绝热放气 三种方式的比较
32低温的产生焦耳汤姆逊效应 定义 h=const 当压缩气体绝热通过狭窄的通 转化曲线 道后,压力下降并产生温度变 化的现象称为节流。 用焦耳汤姆逊系数来表示 温度下降 等焓节流时温度随压力的变化 温度上升 关系: dT aP 2、物理实质 是个等焓过程。 图32实际气体的等节流膨胀 只有在虚线包围的范围内,制 冷剂经节流阀降压后,温度才 会降低,即产生节流冷效应。 在虚线上,节流零效应。 在其它区域,节流降压后,温 度升高,称为节流热效应
3.2 低温的产生-焦耳-汤姆逊效应 1、定义 – 当压缩气体绝热通过狭窄的通 道后，压力下降并产生温度变 化的现象称为节流。 – 用焦耳-汤姆逊系数μJT来表示 等焓节流时温度随压力的变化 关系： 2、物理实质 – 是个等焓过程。 – 只有在虚线包围的范围内，制 冷剂经节流阀降压后，温度才 会降低，即产生节流冷效应。 – 在虚线上，节流零效应。 – 在其它区域，节流降压后，温 度升高，称为节流热效应。 JT h P T )(∂∂ μ =
3.2低温的产生-绝热膨胀 ◆在液化流程中,气体绝热膨胀通常是由膨 胀机来实现的。在低温制冷机中是通过活 塞等运动部件的位移来实现的。对外做 功,焓值降低,温度降低 多入A+绝热放气:容器内高压气体绝热排放过 程中,容器内的气体对排出容器的气体 做功,则容器内的气体温度下降。 返回
在液化流程中，气体绝热膨胀通常是由膨 胀机来实现的。在低温制冷机中是通过活 塞等运动部件的位移来实现的。对外做 功，焓值降低，温度降低 绝热放气：容器内高压气体绝热排放过 程中，容器内的气体对排出容器的气体 做功，则容器内的气体温度下降。 3.2 低温的产生-绝热膨胀 返回
32低温的产生一三种方式比较 方式换功焓压温度应用场降温 热 变力变化 效果 节流000降降升气体液化流差 不变 程 多|绝热00降降降做化 温制冷机 绝热0>0降降降|气体液化流中 放气 程和小型低 温制冷机 返回
3.2 低温的产生-三种方式比较 方式 换 热 功 焓 变 压 力 温度 变化 应用场 合 降温 效果 节流 000 降 降/升/ 不变 气体液化流 程 气体液化流 程和小型低 温制冷机 气体液化流 程和小型低 温制冷机 差 绝热 膨胀 0 >0 降 降 降 好 绝热 放气 0 >0 降 降 降 中 返回
气体液化循环类型 3.31、简单的林德汉普逊系统 J-T效应32、带预冷的林德汉普逊系统 氧、氮、 3.33、林德双压系统 氩 3.34、复迭式系统 天然气 335、克劳特系统 绝热336、卡皮查系统 膨胀337、海兰特系统 338、采用膨胀机的其他液化系统 339、LNG液化系统 JT效应 341、用于氖和氢的预冷林德汉普逊系统 氖、氢、 绝热342、用于氖或氢的克劳特系统 氦 膨胀343、氨制冷的氢液化系统 34.5、考林斯液化系统 绝热346、两西蒙氮液化系统 放气
气体液化循环类型 氧、氮、 氩 天然气 J-T效应 3.3.1、简单的林德 -汉普逊系统 3.3.2、带预冷的林德 -汉普逊系统 3.3.3、林德双压系统 3.3.4、复迭式系统 绝热 膨胀 3.3.5、克劳特系统 3.3.6、卡皮查系统 3.3.7、海兰特系统 3.3.8、采用膨胀机的其他液化系统 3.3.9 、LNG液化系统 氖、氢、 氦 J-T效应 3.4.1、用于氖和氢的预冷林德 -汉普逊系统 绝热 膨胀 3.4.2、用于氖或氢的克劳特系统 3.4.3、氦制冷的氢液化系统 3.4.5、考林斯液化系统 绝热 放气 3.4.6、西蒙氦液化系统
33氖、氢、氦除外的气体液化系统 3.31、简单的林德-汉普逊系统 J-T3.3.2、带预冷的林德汉普逊系统 效应3.33、林德双压系统 氧、氮、 334、复迭式系统 天然气 335、克劳特系统 绝热36、卡皮查系统 膨胀3.37、海兰特系统 3.3.8、采用膨胀机的其他液化系统 ◆掌握各循环以下两方面的内容 流程工作原理; 流程重要性能参数的计算
3.3 氖、氢、氦除外的气体液化系统 氧、氮、 氩 天然气 J-T 效应 3.3.1、简单的林德-汉普逊系统 3.3.2、带预冷的林德-汉普逊系统 3.3.3、林德双压系统 3.3.4、复迭式系统 绝热 膨胀 3.3.5、克劳特系统 3.3.6、卡皮查系统 3.3.7、海兰特系统 3.3.8、采用膨胀机的其他液化系统 掌握各循环以下两方面的内容： –流程工作原理； –流程重要性能参数的计算
3.1系统的性能参数 体现流程性能的重要参数: ◆1.单位质量气体的压缩功 w/ m ◆2.单位质量气体液化功 -w/mf ◆3液化率y=m/m AY三者之间的关系(-w/m)=(-wlm/)y ◆4.循环效率FOM:理想循环所需的最小功与实际循 环液化功比值,该值在0到1之间。 W FOM W W
3.1 系统的性能参数 体现流程性能的重要参数： 1. 单位质量气体的压缩功 2. 单位质量气体液化功 3. 液化率 三者之间的关系 4. 循环效率FOM：理想循环所需的最小功与实际循 环液化功比值，该值在0到1之间。 − w m . / . −w mf . / . ymm = f . / . ` ( . / . ) ( . / . − =− wm wm y f ) • • • • • • − − −== f f m m i i FOM w w w w
不考虑不可逆因素的循环计算思路 求得液化率:正确选取分析系统,选取 的一般原则:取除动力设备(压缩机和 膨胀机)外的其它系统作分析系统;据 能量平衡∑in=∑out,求取液化率 人·单位质量耗功、单位质量液化功,循环 效率FOM等值的求取;分别取压缩 机、膨胀机为研究对象,根据热平衡求 取耗功和循环效率值
求得液化率：正确选取分析系统，选取 的一般原则：取除动力设备（压缩机和 膨胀机）外的其它系统作分析系统；据 能量平衡 ∑in=∑out，求取液化率 单位质量耗功、单位质量液化功，循环 效率FOM等值的求取；分别取压缩 机、膨胀机为研究对象，根据热平衡求 取耗功和循环效率值。 不考虑不可逆因素的循环计算思路