答:空氣在通過節流閥時,總焓值不變,溫度、壓力降低。至于節流前后是否產生液體,這取決于節流前的狀態和節流后的壓力。
從空氣的熱力性質圖(圖25)可以看出,有一條飽和曲線作為狀態的分界線。飽和曲線的左半條為飽和液體線,右半條為飽和蒸氣線,頂點叫臨界點。狀態處于飽和曲線以下的區域內,為濕蒸氣區,則為氣、液混合物,表示其中有部分是液態。
對中壓流程小型空分設備,空氣節流后的壓力為下塔壓力,約為0-6MPa。對應的飽和液體的比焓為-2450J/mol,飽和蒸氣的比焓為2550J/mol。如果節流前氣體的比焓小于節流后壓力所對應的飽和蒸氣的比焓,則在節流后會部分液化。例如,當節流前的壓力為4.5MPa,溫度降低到145K(-128℃)時(圖中點1),比焓將小于上述飽和蒸氣的比焓,節流后(圖中點2)狀態點落在濕蒸氣區,表示已有部分液空產生。
另外,空氣的臨界點(圖中點C)的壓力約為3.8MPa,臨界溫度約為132.5K(-140.6℃)。在該點,氣、液已無區別。制氧機在啟動時,空氣壓力高于臨界壓力,如果在主熱交換器中溫度降至臨界溫度以下,則空氣會直接液化,節流后又有部分氣化。在正常生產時,空氣壓力(例如2.0MPa)已低于臨界壓力,對應的飽和蒸氣的溫度為119K(-154℃),比焓為1760J/mol??諝庠谥鳠峤粨Q器中溫度降至上述溫度,也將有部分空氣開始被液化,熱交換器的下部起到液化器的作用。這種含液的空氣經節流后,仍在飽和區內,保持有一定的液化率,與膨脹空氣混合后,以含濕的狀態進入下塔。