文档介绍：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
系统的性能参数
低温的产生
氖、氢、氦除外的气体液化系统
氖、氢、氦气体液化系统
低温的产生
焦耳-汤姆逊效应
绝热膨胀
绝热放气
三种方式的比较
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:
∂T
μ= )(
JT ∂P h
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。
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
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。
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低温的产生-三种方式比较
方式换功焓压温度应用场降温
热变力变化合效果
节流 000降降/升/ 气体液化流差
不变程
绝热 0>0降降降气体液化流好
程和小型低
膨胀温制冷机
绝热 0>0降降降气体液化流中
程和小型低
放气温制冷机
返回
气体液化循环类型
、简单的林德-汉普逊系统
J-T效应 、带预冷的林德-汉普逊系统
氧、氮、 、林德双压系统
氩 、复迭式系统
天然气 、克劳特系统
绝热 、卡皮查系统
膨胀 、海兰特系统
、采用膨胀机的其他液化系统
、LNG液化系统
J-T效应
、用于氖和氢的预冷林德-汉普逊系统
氖、氢、绝热 、用于氖或氢的克劳特系统
氦膨胀 、氦制冷的氢液化系统
、考林斯液化系统
绝热
、西蒙氦液化系统
放气
氖、氢、氦除外的气体液化系统
、简单的林德-汉普逊系统
J-T 、带预冷的林德-汉普逊系统
效应 、林德双压系统
、复迭式系统
氧、氮、
氩
天然气 、克劳特系统
绝热 、卡皮查系统
膨胀 、海兰特系统
、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。
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
−. wm. /
2. 单位质量气体液化功
. . − wm/ f
3. 液化率 ymm= f `/
. . . .
三者之间的关系(−=−wm/ )( wm/ f ) 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。
•
• wi
−•
w m
FOM i f
•−== •
w w
−•
m f
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
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。