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內壓縮中壓流程小型空分設備中的氧換熱器(即氧氣化器)的傳熱特點是什么?

   2010-09-29 中國空分網阿杰876
導讀

答:內壓縮中壓流程中氧換熱器(即氧氣化器)是一種在氧側具有相變的低溫換熱器。一側是空氣被冷卻;另一側是液氧受熱蒸發,并復熱

 答:內壓縮中壓流程中氧換熱器(即氧氣化器)是一種在氧側具有相變的低溫換熱器。一側是空氣被冷卻;另一側是液氧受熱蒸發,并復熱至常溫。它的氧氣化器往往是為了替代高壓氧壓機,氣化的氧氣供充瓶用。其傳熱特點如下:
    1)該換熱器的熱源是流程內本身的空氣,不用外熱源,不需要消耗電能和水蒸氣能。空氣量取決于氧的氣化量、流程的壓力及熱端溫差。對小型中壓流程(生產醫用氧),空氣量與氧氣量之比為(1.8~1.9):1。空氣量之所以大于氧氣量,主要原因是在一定的熱端溫差下,氧的比熱容大于空氣的比熱容。另一個原因是空氣的壓力低于氧的平均壓力,空氣的溫降小于氧的溫升所致。操作壓力越高,空氣分配量越少。
    空氣回收氧的冷量后被冷卻到一定的溫度。如果裝置全部生產醫用氧,則冷卻后的空氣被送至高壓節流閥前,經節流后進下塔;如果生產部分醫用氧,則空氣被送至膨脹機前,經膨脹后再進下塔。
    2)冷源是經過冷的液氧,其過冷度約為5℃,以防在液氧泵內產生氣化。液氧首先在液氧泵中壓縮到所需的壓力,再送到氧氣化器中氣化。進氧換熱器后氧的復熱狀況與工作壓力及溫度有關。在臨界壓力(5.037MPa)以上,溫度低于臨界溫度(154.34K)時為液體,高于臨界溫度時為氣體;在臨界壓力和臨界溫度以下時,有一相變的汽-液兩相區,溫度高于壓力對應的飽和溫度為氣體,低于飽和溫度為過冷液體。
    在利用氣化氧充瓶時,壓力是一個反復多變的過程。傳熱計算為了簡化起見,取2/3的最高壓力作為平均壓力考慮(約為10MPa)。由于壓力高于臨界壓力,它的換熱特點是分為預熱段(臨界溫度以下)和蒸氣段(臨界溫度以上)兩個區段,沒有兩相共存的氣化階段。兩個階段的傳熱特性有很大差別(氣-液換熱及氣-氣換熱),需分別考慮、計算。
    在生產部分醫用氧時,氧氣化器為單獨的換熱器;在生產全部醫用氧時,氧氣化器與主換熱器做成一體。
    氧換熱器在運行過程中要注意氧的出口溫度是否已達到室溫。氧的溫度過低,說明空氣量分配不夠。嚴重時甚至部分液氧還來不及氣化,管道外產生結霜。若不及時加大空氣量,低溫氧充入瓶內,待溫升后可能發生爆炸。因此,在氧氣出口管道上應裝設溫度計,并與液氧泵電機聯鎖或帶報警裝置。
 
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