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帖子主题:问:为什么中压外压缩流程改为内压缩流程后空气的操作压力要提高?
楼主:游客862483 [2003/5/12 12:01:07]
答:小型中压外压缩空分流程改为内压缩空分流程后,空气的操作压力要提高,这是流程的热力学不可逆性所决定的。具体反映在装置的冷损增加了。因为第一,内压缩流程的产品压缩设备是低温液体(液氧或液氮)泵,该泵装在分馏塔内。当对液体加压时外界要消耗功,根据热力学的功热当量原理,电机所作的功可使液体升压的同时,温度也升高。以150m3/h空分设备改造为例,当充瓶压力为14.7MPa,平均压力以2/3充瓶压力计(约10MPa),液氧的温升与泵的指示效率有关,一般η=0.7,液氧的温升大约10℃,这与实际测定是一致的。当然,若液体压缩的压力降为3MPa(甚至更低),这部分压缩功要小得多,液体的温升同样也要减少。本质是从外界进入的一股热量,与装置的跑冷损失是一样的,其数值为1.2~ 1.3kcal/m3加工空气。虽然液氧泵的耗功是很少的,但弥补这部分冷损需要消耗好几倍的功。
    第二,内压缩流程的产品是以压缩状态 出分馏塔冷箱的,而且压力很高,它的热焓 值比外压缩流程常压出塔低得多,也就是有 一部分等温节流效应(冷量)被高压氧气带 走了。若以一般充瓶压力计,该冷损大约要 2.2~2.4kcal/m3加工空气。由于这部分冷损较大,因此液氧泵的排压应该与瓶压一致,是周期变化的,这样冷损可减少。
    第三,由于内压缩流程的高压氧换热时 空气分配量多于其它返流(如氮气及馏分 气)的空气分配量(指单位返流量而言)。由于换热器的热力学不可逆性增加,为保证传热的最小温差在4℃以上,其热端温差将要扩大,一般要扩大2~4℃。这就增加了换热器的不完全回收冷损。
    第四,由于内压缩流程在分馏塔内增加 了部分设备(如液氧过冷器、贮液器、液氧 过滤及液氧泵等),也适当增加了部分跑冷 损失。加上液体泵活塞杆密封处泄漏等因 素,实际的装置总冷损要更大些。为了使装 置的冷量达到平衡,常常要提高空气的操作 压力,否则冷量就会不平衡。这样,一方面 使膨胀机的单位制冷量增加,同时也靠增加 膨胀量来增加膨胀机的产冷量;另一方面也 增加了装置的等温节流效应。那么空气的操 作压力到底要增加多少?一般以空压机不更 换为前提。
    以150m3/h空分设备为例,若全部改为为生产医用氧的内压缩流程,空气操作压力要增加1.5~2MPa;部分改为医用氧的内压缩流程(40m3/h),操作压力增加0.5MPa左右。这样,必然使空压机所消耗的功要增加,而氧压机的耗功可以不要或减少,装置消耗的总功率一般不会增加。因为对小型中压正流膨胀流程的空压机,都有“大马拉小车”现象,适当提高操作压力对提高空压机电机效率有意义,尤其配异步电机的用户,改为内压缩流程后空气的操作压力要提高是不难理解的,也是必然的。


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