Сводные данные расчета установки ожижения метана

ад	Т =Т7 –Т3, К	Тmin, К	Gд,	х,
0,70 0,75 0,80	22,5 26,1 27,0	8,0 6,0 8,5	0,492 0,498 0,526	0,138 0,146 0,160

Сравнивая результаты расчетов ожижителей метана, принципиальные схемы которых приведены на рис. 1.3.7, а и 1.3.7, б, видно, что при одних и тех же значениях η_ад для ожижителей, в которых метан подается на детандер после предварительного охлаждения, доля газа, расширяемого в детандере, приблизительно в 1,3–1,5 раза больше для схемы ожижителя, приведенной на рис. 1.3.7, б. При этом, несмотря на то, что удельная холодопроизводительность детандера для каждого значения η_ад, равная разности энтальпий i₂ – i₇, уменьшается по сравнению с аналогичным перепадом энтальпии для детандера в схеме ожижителя, показанной на рис. 1.3.7, а, увеличение доли G_д обеспечивает более высокое значение х для одних и тех же значений η_ад. Кроме того, по данным, приведенным в табл. 1.3.5, видно, что для каждого значения η_ад, ΔТ_min для схемы ожижителя, приведенной на рис. 1.3.7, б, в 2–2,5 раза больше, чем для схемы ожижителя, приведенной на рис. 1.3.7, а. Уменьшение ΔТ_min до значений, приведенных в табл. 1.3.4, дает возможность еще несколько улучшить показатели установки, приведенные в табл. 1.3.5.

Если варианты схем ожижителей метана, представленные на рис. 1.3.7, а, б, практически не требуют энергетических затрат, то в схеме ожижителя, приведенной на рис. 1.3.7, в, где для предварительного охлаждения используется холодильная машина, потребуются дополнительные энергозатраты. Кроме того, ее включение в схему ожижителя вызывает дополнительные капиталовложения.

В этой связи целесообразно оценить тот эффект, который может быть получен от введения в схему ожижителя дополнительной ступени охлаждения – ступени с внешним источником охлаждения.

С этой целью были выполнены расчеты по определению G_д и х для установки, приведенной на рис. 1.3.7, в, для пяти температурных уровней предварительного охлаждения в интервале температур от 270 до 220 К.

В качестве исходных уравнений для определения G_д и х использовались уравнения, аналогичные уравнениям (1.3.20) – (1.3.22) и (1.3.17) – (1.3.19), которые при принятых обозначениях узловых точек схемы ожижителя, приведенного на рис. 1.3.7, в, записываются в виде

; (1.3.23)

; (1.3.24)

. (1.3.25)

В дополнение к уравнениям (1.3.24) и (1.3.25), позволяющим определить величины G_д и х, в этом случае добавляется уравнение, дающее возможность оценить изменение и величину удельной холодопроизводительности холодильной машины q_х.м, где

q_х.м = i₂ – i₃. (1.3.26)

В свою очередь, i₂ определяется из теплового баланса теплообменника ТО1

(i₁ – i₂) + = (1 – х) (i₁₀ – i₉). (1.3.27)

В табл. 1.3.6 приведены данные по расчетным величинам G_д ихсхемы ожижителя метана, показанной на рис. 1.3.7, в. Величины основных параметров были такими же, как и при расчете предыдущих вариантов схем ожижителей, показанных на рис. 1.3.7. Расчеты были выполнены лишь для одного значения η_ад = 0,70. Результаты расчетов установки (см. рис. 1.3.7, в) в зависимости от изменения температурыТ_х.м при η_ад = 0,70 приведены в табл. 1.3.6.

Таблица 1.3.6