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空分設備在啟動和正常操作中能靠冷凝蒸發器積累液體嗎?

   2011-01-19 319
導讀

這個問題要對啟動和正常操作兩個階段分別來分析。在啟動階段,積累液體的任務是靠液化器來完成的,而不能靠冷凝蒸發器。即使把膨

這個問題要對啟動和正常操作兩個階段分別來分析。
在啟動階段,積累液體的任務是靠液化器來完成的,而不能靠冷凝蒸發器。即使把膨脹空氣引入冷凝蒸發器,由于傳熱效果很差,也不能勝任積累液體的工作。不僅如此,問題還在于冷凝蒸發器的結構上并沒有膨脹氣體進出的回路。
在正常操作階段,表面上看液氧面的升降是從冷凝蒸發器反映出來的,實際上是一系列傳熱的結果。怎樣把冷量轉化為產生液體呢?當冷凝蒸發器處在冷量平衡階段,如果還要液氧面上漲,就得增加膨脹量或提高膨脹機前壓力,即增加制冷量。由于膨脹量的增加,進下塔的空氣量減少,使冷凝蒸發器的熱負荷減少,蒸發的液氧就相對地減少了,表現為液氧面上漲;如果膨脹量未變,只是提高單位制冷量,即提高膨脹前溫度(減少旁通量),則必然使環流氣體在切換式換熱器中放出的冷量增多,使正流空氣進塔的能量(焓值)降低,也將減小冷凝蒸發器的熱負荷,液氧蒸發量減少,液氧面上漲。因此,多余的冷量通過換熱器轉移到塔內,而不是靠冷凝蒸發器積累的。
此外,在正常運行中,上塔底部主冷液氧面的表壓力約為0.04MPa,氧的蒸發潛熱為6700kJ/kmol;氣氮的冷凝壓力約0.48MPa(表壓),氮的冷凝潛熱為4815kJ/kmol。氮的冷凝潛熱小于氧的蒸發潛熱,即把1kmol的氣氮冷凝為液氮所需的冷量比蒸發1kmol液氧所放出的冷量少。而冷量是平衡的,所以相應地氣氮的冷凝量要大于液氧的蒸發量。這樣會有液體積累起來嗎?不會的。因為液氮節流到上塔,壓力降低,必然有一部分氣化,所以流至冷凝蒸發器的量還是等于液氧蒸發量,不會因此而有液體積累起來。
 
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