Сводные данные расчета установки ожижения метана. Из данных, приведенных в табл

Из данных, приведенных в табл. 1.3.4, видно, что для варианта схемы ожижителя метана, показанного на рис. 1.3.7, а, увеличение η_ад детандера с 0,7 до 0,8 для приблизительно одинаковых условий обеспечения теплообмена в теплообменнике ТО1 вызывает незначительный рост коэффициента ожижения х, который в среднем находится на уровне 13–14 %. Также незначительно снижается и доля детандерного потока с 38 до 36 %. Однако как будет показано дальше, полученные значения х почти в два раза превышают значения х, которые могут быть получены при использовании простого дроссельного цикла или цикла с дросселированием и вихревой трубой.

Анализ схемы ожижителя метана, приведенной на рис. 1.3.7, б, производится также с помощью уравнений (1.3.17)–(1.3.19), которые записываются только с обозначениями узловых точек процессов, приведенных на рис. 1.3.7, б.

; (1.3.20)

; (1.3.21)

. (1.3.22)

Схема ожижителя метана, показанная на рис. 1.3.7, б, почти повторяет вариант схемы, данной на рис. 1.3.7, а, с той лишь разницей, что перед отводом части потока сжатого газа на детандер установлен дополнительный теплообменник. Это позволяет подать на детандер метан с температурой более низкой, чем температура окружающей среды. Ввиду того, что способы получения холода в обоих вариантах схемы идентичны, то как было отмечено выше, уравнения энергетических балансов ступеней одинаковы.

Анализ этого цикла, выполненный для двух η_ад, равных 0,7 и 0,75, показал, что в зависимости от температуры газа перед детандером Т₂ изменяется G_д.

Однако эта доля газа G_д, направляемого на детандер, влияет на х сложным образом. При увеличении доли G_д с понижением температуры Т₂ величина х вначале растет, а затем начинает снижаться. Эта зависимость прослеживается и по данным работы [39].

В работе [36] это объясняется различным характером изменения потока (1 – G_д) и энтальпии в точке 3. Доля дроссельного потока (1 – G_д) уменьшается на столько, на сколько увеличивается поток G_д. В то же время энтальпия i₃ сначала снижается сильно, затем слабее и, наконец, практически не зависит от G_д.

Произведение (1 – G_д) ()пропорционально холодопроизводительности, получаемой в дроссельной ступени. Если оно увеличивается, то х возрастает. Этот рост происходит до определенного значения G_д. При возрастании G_д больше определенной величины холод обратного потока не полностью рекуперируется в теплообменнике ТО2, так как количество охлаждаемого газа мало, а количество обратного потока слишком велико.

В итоге это приводит к возрастанию ΔТ₁ на теплом конце теплообменника ТО1 и уменьшению коэффициента ожижения. В этом случае так же, как и при анализе схемы ожижителя метана, показанной на рис. 1.3.7, а, приходится строить температурные кривые для прямого и обратного потоков по высоте теплообменника ТО2. Это связано с тем, что наличие положительных разностей температур на теплом и холодном концах теплообменника не дает основания полагать, что по высоте аппарата в различных сечениях будут иметь место положительные ΔТ.

Исходя из минимально допускаемой разности температур по высоте теплообменника, определяется оптимальный расчетный режим установки.

Предварительные расчеты, выполненные для значений η_ад = 0,70 и 0,75, показали, что максимальное значение х при изменении давлений в цикле от 6,0 до 0,6 МПа находится при температуре перед детандером около 280 К.

Поэтому для дальнейших расчетов с целью определения зависимостей х = f (η_ад) и G_д = f₁(η_ад) все расчеты проводились для значения Т₂ = 280 К. Результаты расчетов установки (см. рис. 1.3.7, б) при Т = 280 К представлены в табл. 1.3.5.

Таблица 1.3.5