MRC混合制冷.ppt

第一章 制冷基础知识 概论 制冷，又叫冷冻，指使物系温度降到低于周围介质温度的过程。习惯上将冷冻温度大于173K的制冷叫普冷；将温度小于173K的制冷叫深冷。 在工业上，为了达到制冷的目的，常用以下三种操作方法： a.溶液的减压蒸发； b.流体的节流膨胀 c.气体做外功的等熵膨胀； 第一种方法，主要用于普冷，其余用于深冷。 第一节 普冷 因为在低温甲醇洗过程中，需要在较低温度下来操作，因此，就需要能提供冷量的装置。而根据设计所使用的冷源为-40℃和0℃，这样，选用冷冻剂氨的减 用热能来做功的机器叫热机，一般由锅炉、透平冷凝器和泵组成。其整个循环由四热力过程组成，见下图： 1）.等压加热过程： 工质水从高温热源吸收热量成为过热蒸汽，高温热源的温度为TH，吸热量为QH。 2）.绝热膨胀过程：高温高压工质在透平中绝热膨胀，对外做功为W； 3）.等压冷凝过程：乏汽在冷凝器中冷凝，工质由气态变为液态，放出热量为QL； 4）.绝热压缩过程：工质水用泵送至锅炉，所需功为WP，其热效率为： 2.卡诺循环： 由两个可逆等温过程和两个可逆绝热过程所构成的循环叫卡诺循环，完成卡诺循环的装置叫卡诺热机。其效率为： 图中：P1、P2、P3为等压线 H1、H2、H3为等焓线 c点为临界点 ac为饱和液体线 bc为饱和蒸汽线 ac左侧为液体区（L) acb之下为气-液两项区(L+G) dcb之上为气相区(G) 2.T-S图应用举例： 2.1等压加热或冷却过程: (3)节流过程示意图：（如下图） 该过程:ΔH=0由图可见： a.S1＞S2表明过程可自发进行 b.T1＜T2表明节流膨胀后温度降低 (4)等熵膨胀过程： 第二节 我公司的制冷 一、制冷的目的和意义： 由于粗煤气净化工艺采取低温甲醇洗工艺流程，而低温甲醇洗的操作温度在 -30℃～-60℃之间，而其中一部分冷量就需要制冷装置来补偿。而且通过热力学计算得出我工艺的低品位热能有相当的富裕，出于能量利用的最大化考虑，采取压缩吸收混合制冷工艺。 二、制冷的基本概念： 1.制冷的定义： 制冷是指用人工的方法将物系的温度降到低于环境温度的过程。 2.普冷和深冷： 普冷：通常把制冷温度在-100℃以上 的称为普冷。 深冷：通常把制冷温度在-100℃以下的称为深冷。 根据我公司的工艺流程图看：空分、LNG是深冷；而低温甲醇洗属于普冷。 三、制冷的热力学基础: 首先，必须明确制冷是以热力学为其主要理论依据的，热力学是一门研究能量及其相互转换规律的基础学科，主要研究热能和机械能等其它能量转换规律，其中热力学的第一定律和第二定律是制冷的重要依据。 我们重复一下热力学第一定律和热力学第二定律： 热力学第一定律就是能量守恒定律。热力学第二定律是指:热不可能自动从低温物体传给高温物体；或者说不可能从单一热源吸热使之完全转变为有用功，而不引起其它变化。 上图为热机工作过程示意图： 热机一般是由四个部分组成：锅炉、透平冷凝器、泵四部分。 流程简介： 由锅炉出来的高温高压蒸汽（实际为过热蒸汽）进入透平，在其中膨胀，推动透平做功，带动发电机，而出透平的乏汽（低温低压蒸汽）进入冷凝器，由冷凝水移走热量后，经泵打压返回锅炉。吸收热量汽化，构成循环。如果蒸汽在透平或汽轮机）中膨胀和冷凝水用泵升压都是绝热过程。并且升压所需之功WP由透平供给，则整个循环由四个过程组成。 而1-2水由高温（TH)热源吸收热量QH而汽化，2-3蒸汽在透平中进行绝热膨胀作出净功W，3-4乏汽在低温（TL）下放出QL（负值）冷凝，4-1冷凝水用泵绝热压缩升压后返回锅炉。每次循环，工质从高温热源吸收热除去部分用作净功外，必定还有部分热量排至低温热源，由此可见，经过循环过程，热量并没有完全转化为功。而是有一定限制的。 四、制冷的原理： 普冷的物理制冷法原理-----相变制冷。 1.相变：是指物质聚集状态的变化，在这个变化过程中，物质分子重新排列，物质分子的运动速度发生改变，并伴随着热量 变化，我们将这种热量叫相变热。 2.相变制冷：利用某些物质在相变化时的吸热效应来达到制冷目的。任何液体液体汽化，都会产生吸热效应。所以液体汽化的相变制冷应用非常广泛。 3.冷冻剂的选择： 相变制冷是利用某些物质发生相变化时的吸热效应来制冷的。而这些物质就是制冷剂或称为冷冻剂。 3.1冷冻剂的选择原则 ： 首先，冷冻剂的汽化潜热应尽可 能的