空分工作原理[1]

1、空分原理緒     論一、空氣分離的幾種方法1、低溫法（經(jīng)典，傳統(tǒng)的空氣分離方法）壓縮膨脹      液化（深冷）    精餾                          低溫法的核心2、吸附法：利用固體吸附劑（分子篩、活性炭、硅膠、鋁膠）對氣體混合物中某些特定的組分吸附能力的差異進(jìn)行的一種分離方法。特點(diǎn)：投資省

2、、上馬快、生產(chǎn)能力低、純度低（93%左右）、切換周期短、對閥的要求或壽命影響大。3、膜分離法：利用有機(jī)聚合膜對氣體混合物的滲透選擇性。穿透膜的速度比 快約4-5倍，但這種分離方法生產(chǎn)能力更低，純度低（氧氣純度約25%35%）二、學(xué)習(xí)的基本內(nèi)容1、低溫技術(shù)的熱力學(xué)基礎(chǔ)工程熱力學(xué)：主要有熱力學(xué)第一、第二定律；傳熱學(xué)：以蒸發(fā)、沸騰、冷凝機(jī)理為主；流體力學(xué)：伯努利方程、連續(xù)性方程；2、獲得低溫的方法絕熱節(jié)流相變制冷等熵膨脹3、溶液的熱力學(xué)基礎(chǔ)拉烏爾定律、康諾瓦羅夫定律（1、2 ，空分的核心、精餾的核心）4、低溫工質(zhì)的一些性質(zhì)：（空氣 、O、N、Ar）5、液化循環(huán)（一次節(jié)流、克勞特、法蘭德、卡皮查循環(huán)等

3、）6、氣體分離（結(jié)合設(shè)備）三、空分的應(yīng)用領(lǐng)域1、鋼鐵：還原法煉鐵或熔融法煉鐵（噴煤富氧鼓風(fēng)技術(shù)）；2、煤氣化：城市能源供應(yīng)的趨勢、煤氣化能源聯(lián)合發(fā)電；3、化工：大化肥、大化工企業(yè)，電工、玻璃行業(yè)作保護(hù)氣；4、造紙：漂白劑；5、國防工業(yè)：氫氧發(fā)動機(jī)、火箭燃料；6、機(jī)械工業(yè)；四、空分的發(fā)展趨勢 現(xiàn)代工業(yè)大型、超大型規(guī)模； 大化工煤帶油：以煤為原料生產(chǎn)甲醇； 污水處理：富氧曝氣； 二次采油；第一章空分工藝流程的組成一、工藝流程的組織我國從1953年，在哈氧第一臺制氧機(jī)，目前出現(xiàn)的全低壓制氧機(jī)，這期間經(jīng)歷了幾代變革：第一代：高低壓循環(huán)，氨預(yù)冷，氮?dú)馔钙脚蛎?，吸收法除雜質(zhì)；第二代：石頭蓄冷除雜質(zhì)，空氣透

4、平膨脹低壓循環(huán)；第三代：可逆式換熱器；第四代：分子篩純化；第五代：規(guī)整填料，增壓透平膨脹機(jī)的低壓循環(huán)；第六代：內(nèi)壓縮流程，規(guī)整填料，全精餾無氫制氬；全低壓工藝流程：只生產(chǎn)氣體產(chǎn)品，基本上不產(chǎn)液體產(chǎn)品；內(nèi)壓縮流程：化工類：58 ：臨界狀態(tài)以上，超臨界；鋼鐵類：3.0 ，臨界狀態(tài)以下；二、各部分的功用凈化系統(tǒng)     壓縮     冷卻     純化    分餾 （制冷系統(tǒng)，換熱系統(tǒng)，精餾系統(tǒng)）    液體：貯存及汽化系統(tǒng)；氣體：壓送系統(tǒng)；

5、凈化系統(tǒng)：除塵過濾，去除灰塵和機(jī)械雜質(zhì)；壓縮氣體：對氣體作功，提高能量、具備制冷能力；           （熱力學(xué)第二定律）預(yù)冷：對氣體預(yù)冷，降低能耗，提高經(jīng)濟(jì)性   有預(yù)冷的一次節(jié)流循環(huán)比無預(yù)冷的一次節(jié)流循環(huán)經(jīng)濟(jì)，增加了制冷循環(huán)，減輕        了換熱器的工作負(fù)擔(dān)，使產(chǎn)品的冷量得到充分的利用；純化：防爆、提純；        吸附能力及吸附順序?yàn)椋?；精餾：空氣分離&#

6、160;     換熱系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)能量傳遞，提高經(jīng)濟(jì)性，低溫操作條件；      制冷系統(tǒng)：維持冷量平衡  液化空氣                                          膨脹機(jī)  &

7、#160;                           方法                                          

8、;節(jié)流閥                  膨脹機(jī)制冷量效率高：膨脹功W；冷損：跑冷損失Q1                     復(fù)熱不足冷損 Q2                     生產(chǎn)液

9、體產(chǎn)品帶走的冷量Q3                                   第一節(jié)凈化系統(tǒng)   一、除塵方法：1、慣性力除塵：氣流進(jìn)行劇烈的方向改變，借助塵粒本身的慣性作用分離；2、過濾除塵：空分中最常用的方法；3、離心力除塵：旋轉(zhuǎn)機(jī)械上產(chǎn)生離心力；4、洗滌除塵：5、電除塵：二、空分設(shè)備對除塵的要求對0.1 以下的粒子不作太

10、多要求，因過濾網(wǎng)眼太小，阻力大；對0.1 以上的粒子要100%的除去；三、過濾除塵的兩種過濾方式1、內(nèi)部過濾：松散的濾料裝在框架上，塵粒在過濾層內(nèi)部被捕集；2、表面過濾：用濾布或?yàn)V紙等較薄的濾料，將塵粒黏附在表面上的塵粒層作為過濾層，進(jìn)行塵粒的捕集；   自潔式過濾器：1 以上99.9%以上；                 阻力大于1.5KPa。就進(jìn)行自清除；   文丘里管（文式管）：將空氣壓力能轉(zhuǎn)換為速度能；   

11、;                   濾筒可以工作時更換；四、除塵裝置的性能評價1、流量（處理能力）：選加工空氣量的兩倍；2、壓力損失；3、除塵效率；4、壽命；第二節(jié)  空氣壓縮系統(tǒng)概念：等溫效率：等溫效率 ，為等溫功率 與軸功率N之比，即： 控制調(diào)節(jié)能力：防喘振；振動：經(jīng)濟(jì)性：好的用汽輪機(jī)，蒸汽機(jī)，燃汽輪機(jī)；第三節(jié)   空氣預(yù)冷系統(tǒng)一、分類1、氮水預(yù)冷：適用于大中型空分；2、冷水機(jī)組：適用于< 4000的空分；二、組成空冷塔，

12、水冷塔，水泵，冷水機(jī)組氮水預(yù)冷系統(tǒng)分為兩類：a.空壓機(jī)末級冷卻器與空冷塔合二為一：氮水預(yù)冷系統(tǒng)熱負(fù)荷大，傳熱溫差大，常用；b.空壓機(jī)末級冷卻器單獨(dú)設(shè)置；三、工作原理利用來自冷箱內(nèi)污氮、氮?dú)夂牟伙柡托晕照舭l(fā)潛熱使循環(huán)水降溫；                         熱質(zhì)交換：顯熱溫差；          潛熱相變；      

13、    潛熱交換 顯熱交換；常溫：水100水蒸氣100千卡以上；水100水蒸汽539千卡；冷箱內(nèi)來的 相對濕度為20%30%，非常干燥，相對濕度是相變發(fā)生的主要條件。     四、預(yù)冷系統(tǒng)的作用1、實(shí)現(xiàn)空氣的等溫壓縮，增大等溫效率；2、降低空氣進(jìn)主換熱器的溫度；3、使純化條件工作在最佳狀態(tài)。   五、設(shè)置氮水預(yù)冷系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1、保證冷量充足（膨脹量可減少）；2、減少主換熱器的熱負(fù)荷；3、減低空氣的飽和含水量，減輕純化系統(tǒng)的工作負(fù)荷；4、溫度越低，工況越穩(wěn)定。六、結(jié)構(gòu)類型1、空冷塔：a.空筒式：洗滌空氣灰塵、 等；b.

14、大孔徑穿流板；阻力較大，10KPa以上；c.散堆填料：目前使用最多，鮑爾環(huán)：表面積大，傳質(zhì)效果好，阻力小；2、水冷塔；a.噴淋式；b.塔板式；c.散堆填料；3、冷水機(jī)組：逆卡諾循環(huán)第四節(jié)純化系統(tǒng)空氣是多組分組成，除氧氣、氮?dú)獾葰怏w組分外，還有水蒸汽、二氧化碳、乙炔及少量的灰塵等歸體雜質(zhì)。這些雜質(zhì)隨空氣進(jìn)入空壓機(jī)與空氣分離裝置中會到來較大危害，固體雜質(zhì)會磨損空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)部件，堵塞冷卻器，降低冷卻效果；水蒸氣和二氧化碳在空氣冷卻過程中會凍結(jié)析出，將堵塞設(shè)備及氣體管道，致使空分裝置無法生產(chǎn)；乙炔進(jìn)入空分裝置后會導(dǎo)致爆炸事故的發(fā)生，所以為了保證制氧機(jī)的安全運(yùn)行，清除這些雜質(zhì)是非常有必要的。一、 凈除的幾

15、種方法1、吸收法：   現(xiàn)在已不使用；2、凍結(jié)法：切換板式：利用氮?dú)庹舭l(fā)和升華。淘汰的原因：要求污氮的量大，氧氮產(chǎn)量1：1.2；3、吸附法：利用固體吸附劑對氣體混合物中多組分吸附能力的差異進(jìn)行的；氧氮產(chǎn)另比 1：（2.53.5）；二、吸附過程的基本原理       當(dāng)氣體與固體吸附劑相接觸時，在固體表面或內(nèi)部將發(fā)生容納氣體的現(xiàn)象（被吸附的物質(zhì)叫吸附質(zhì)，起吸附作用的物質(zhì)叫吸附劑）。三、吸附的兩種類型1、物理吸附：靠分子間作用力（范德華力），吸附劑與吸附質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)基本不變；2、化學(xué)吸附：靠吸附質(zhì)與吸附劑形成化學(xué)鍵，由于吸附鍵的結(jié)構(gòu)影響，

16、化學(xué)性質(zhì)變化的。吸附是一個傳質(zhì)過程，有兩個階段：A.外擴(kuò)散：從氣體的主體通過吸附劑顆粒周圍氣膜到顆粒表面；B.從表面進(jìn)入空穴內(nèi)部有表面擴(kuò)散和空擴(kuò)散。.四、對吸附劑的幾點(diǎn)要求1、吸附劑必須是多孔性物質(zhì)：2、吸附劑必須有特定的選擇性；3、吸附容量要大；4、能再生且能多次使用；5、有足夠的機(jī)械強(qiáng)度不破碎；6、價格便宜；五、吸附劑的分類1、活性炭；2、硅膠：硅膠的化學(xué)式為： 。當(dāng)硅膠吸附水分時，可以達(dá)到自身重量的50%，相對濕度為60%時，吸濕量也可達(dá)到24%，但是硅膠吸附水分后溫升高，易破碎；可分為粗孔和細(xì)孔硅膠；3、鋁膠：即氧化鋁的水合物，化學(xué)式為 ；性質(zhì)很穩(wěn)定，無毒，堅(jiān)實(shí)，浸入水中不軟化、膨脹或

17、崩裂，耐磨抗沖擊；4、分子篩；      制氧機(jī)應(yīng)用的分子篩為沸石分子篩?；瘜W(xué)通式如下：分子篩目前主要有A型、X型和Y型；常用的有外型有球狀和條狀；尺寸為 ；目前空分上使用的分子篩都是13x分子篩，13x分子篩是一種離子形吸附劑，對極性分子有強(qiáng)的親和力。13x分子篩有條形，球形之分；且有各種型號，可以根據(jù)所需效果選擇。分子篩具有的吸附特點(diǎn)：a.選擇吸附：b.干燥度高：通常干燥后空氣露點(diǎn)可達(dá)到負(fù)70度；c.有共吸附能力：可以同時吸附水、二氧化碳、乙炔等；d.分子篩具有高的穩(wěn)定性，溫度達(dá)到700時，仍不熔性；e.有簡單的加熱可使其再生；六、吸附過程的進(jìn)行&#

18、160;  吸附平衡：當(dāng)吸附速度和脫附速度相等時（P，T一定時），吸附與脫附是同時進(jìn)行的，（只不過是速度不一致，當(dāng)速度一致時就是平衡狀態(tài)）如下圖：     轉(zhuǎn)效點(diǎn)：當(dāng)傳質(zhì)區(qū)前沿開始達(dá)到吸附器出口截面時，即流體出吸附劑層，被吸組分濃度明顯增加的點(diǎn)。如上圖的E點(diǎn)。七、吸附能力的衡量1、靜吸附容量：在一定溫度和被吸附組分濃度下，每單位質(zhì)量（體積）吸附劑達(dá)到吸附平衡時的所能吸附的最大量，即吸附劑所能達(dá)到的最大吸附量與吸附劑量的比。2、動吸附容量：當(dāng)吸附器后剛出現(xiàn)吸附器時，吸附器內(nèi)單位質(zhì)量（體積）吸附劑的平均吸附量，也就是吸附劑達(dá)到轉(zhuǎn)效點(diǎn)的吸附量，通常用

19、轉(zhuǎn)效點(diǎn)來計算，即從流體開始接觸吸附劑到達(dá)“轉(zhuǎn)效點(diǎn)”的時間。    一般取動吸附容量為靜吸附容量的40%50%，計算分子篩用量的一個重要指標(biāo)。八、吸附熱吸附熱：流體分子被分子篩吸附到吸附劑表面所放出的熱量；溫度升高：氣體冷凝成液體，放熱，放熱設(shè)計計算一般取溫差3，實(shí)際分子篩使用中溫升一般在46；分子篩吸附器，以下兩種形式；同時雙層床再升溫度相對低些，節(jié)能。九、影響吸附容量的因素1、吸附過程的溫度和被吸附組分的分壓力   溫度越低，吸附效果越好，810分子篩吸附效果最好；分壓越高，代表被吸附組分的濃度越高，吸附效果也越好；2、氣體流速：流速越大，吸附效果越差

20、，動吸附容量降低是氣體與吸附劑接觸時間短。在中壓流程中，氣體進(jìn)吸附器流速為 0.4m/s;在全低壓流程中，氣體進(jìn)吸附器流速為 0.25m/s;3、吸附劑再生的完善程度：再生氣源溫度，進(jìn)：170190；出：8095；4、吸附劑層的厚度與水平度：水平度很重要，會影響純化器的正常有效運(yùn)行。十、結(jié)構(gòu)類型立式：中小型，占地面積?。慌P式：中大型；現(xiàn)法液空：立式徑向流吸附器。十一、再生（飽和后進(jìn)行再生，恢復(fù)吸附能力）有兩種方法：1、加溫再生：利用吸附劑高溫時吸附容量降低的原理把加溫氣體通入吸附層，使吸附層溫度升高，被吸附組分解吸；目前使用最廣泛。2、降壓再生（壓力交變再生）：再生時，降低吸附器內(nèi)壓力，甚至抽

21、真空，使被吸附分子的分壓力降低，分子濃度降低，則吸附在吸附劑表面的分子數(shù)目也相應(yīng)減小。這是道爾頓分壓定律的理論。十二、純化系統(tǒng)的節(jié)能措施降低加熱功率，如何才能降低呢？如下：1、單層床變雙層床；2、再生過程中，加熱冷吹分階段進(jìn)行；3、設(shè)置蓄熱器；4、蒸汽加熱器代替電加熱器（針對有蒸汽源的用戶），蒸汽屬于無序能，低品位，電能屬于有序能，高品位；5、采用PSA解吸技術(shù)：初投資大，運(yùn)行成本??；6、設(shè)置污氮預(yù)換熱器：（目前開始使用）在空壓機(jī)末級出口增加污氮換熱器，使污氮達(dá)到4050，然后進(jìn)入加熱器再進(jìn)入純化器，但空壓機(jī)排壓增加（因?yàn)樵黾訐Q熱器阻力增加）且進(jìn)口膨脹節(jié)以進(jìn)口為主，成本增加；第五節(jié)制冷系統(tǒng)&#

22、167;5-1 基本概念一、理想氣體具有兩個特性：a.分子間彈性，沒有作用力；b不考慮分子本身所占的體積。實(shí)際氣體在P不太高，比容較大的情況下，可以當(dāng)作理想氣體處理。.二、范德瓦爾方程      ：分子間作用力，內(nèi)壓力；   ： 分子本身所占的氣體體積；   只適用于P較小的情況，理論計算時用的較多，不能用做實(shí)際計算。三、范德瓦爾等溫線1、一個點(diǎn)：臨界點(diǎn)，氣體超過臨界點(diǎn)溫度就不能用壓縮使其液化，即氣體加壓液化是有限度的。2、兩條線：飽和相線與飽和蒸汽線。3、三個區(qū)：液相區(qū)，氣液兩相區(qū)，氣相區(qū)。4、五種狀態(tài)：汽液相比

23、容相等，即汽液相有共同的特征；超臨界或超超臨界狀態(tài)是沒有相變的；四、溫度范圍的介定環(huán)境-15空調(diào)專業(yè)；-15 -153普冷；-1530.3K深冷；0.3K以下超低溫；§5-2獲得低溫的方法一、方法：低溫技術(shù)（01K）：a.絕熱節(jié)流，等熵膨脹；b. 減壓蒸發(fā)；c.絕熱放氣；1K以下：a.氮稀釋；b.絕熱退磁；c. 減壓蒸發(fā)， 絕熱壓縮；制冷技術(shù)：a.相變制冷：氟里昂，氨水，干冰升華；b.渦流制冷：是壓縮氣體產(chǎn)生渦流運(yùn)動分離成冷熱兩種液體；c.溫差電制冷：利用熱電效應(yīng)；二、相變制冷的制冷量          ：氣相焓值 

24、; ：液相焓值由熱力學(xué)可知，液體的沸點(diǎn)及汽化潛熱與壓力有關(guān)，壓力越低，汽化潛熱越大，制冷量越大。§5-3 氣體的絕熱節(jié)流一、節(jié)流流體經(jīng)閥門、縮徑時受到局部的阻力而造成壓力有較大的降落的過程，稱為節(jié)流過程。節(jié)流因摩擦阻力的存在不可逆過程熵增過程；流量大，流速快絕熱過程（即不對外作功，與外界無熱量交換）節(jié)流過程是等焓過程，節(jié)流前后焓值不變。二、實(shí)際氣體的節(jié)流1、理想氣體的節(jié)流：節(jié)流前后的溫度不變：a. ；b.微分節(jié)流效應(yīng)等于零；2、實(shí)際氣體的節(jié)流：      因?yàn)閷?shí)際氣體的焓值是溫度、壓力的函數(shù)，所以節(jié)流前后流體的溫度要發(fā)生變化。三、微分

25、節(jié)流效應(yīng)，積分節(jié)流效應(yīng)     單位壓降對應(yīng)的溫度變化；   由熱力學(xué)可知：    由Pv=RT   得： 帶入上式得： 若：a. , >0節(jié)流后溫度降低；b. ， =0節(jié)流后溫度不變；c. ， <0節(jié)流后溫度增加；   為什么會出現(xiàn)上述三種情況？  H=U+PV兩邊微分，等焓   決定溫度變化的是氣體的內(nèi)動能是減少、增大還是不變；          &#

26、160;當(dāng)：1. >0,溫度降低；2. <0,a. 絕對值小于 溫度降低；b. 絕對值大于 溫度生高；3.當(dāng) 時， 等于0，內(nèi)動能保持不變，節(jié)流時溫度也將保持不變，這樣的溫度稱為轉(zhuǎn)化溫度。四、轉(zhuǎn)化溫度和轉(zhuǎn)化曲線   氧、氮、空氣制冷效應(yīng)氫、氮制熱采取預(yù)冷的方法五、等溫節(jié)流效應(yīng)   復(fù)熱：低溫氣體在等壓下恢復(fù)到     常溫時，所能吸收的熱量，等溫節(jié)流效應(yīng)的表述：a.在等溫壓縮時獲得；b.在節(jié)流元件中釋放；c.在復(fù)熱中體現(xiàn)。六、影響節(jié)流溫降的兩個因素1、節(jié)流前的溫度：節(jié)流前溫度越低，溫降越大；（空分中過冷

27、器的設(shè)置就是利用上述理論）2、節(jié)流前后的壓差：壓差越大，溫降越大，不可逆損失大，很不經(jīng)濟(jì)。§5-4 氣體的等熵膨脹一、微分等熵效應(yīng)        二、理想氣體的膨脹過程的溫差     高溫高焓降；   增加等熵膨脹的溫降和單位制冷量的兩種方法：1、提高膨脹機(jī)前溫度；2、增大膨脹比（但有一定限制，一般取15%25%）。三、膨脹溫降的熱力原因    在膨脹過程中，有外功輸出，膨脹后氣體內(nèi)位能增大，需要消耗能量，這些能量需要用動能補(bǔ)償，故氣體溫度必然降

28、低。四、膨脹制冷量    五、膨脹機(jī)效率（也稱絕熱效率）    絕熱效率：表示為實(shí)際膨脹過程接近理想膨脹過程的程度，即氣體的單位實(shí)際制冷量與單位理想制冷量的比值。（一般國產(chǎn)效率為0.750.8，進(jìn)口的在0.85左右）      六、影響膨脹機(jī)制冷量大小的因素1、膨脹量：   膨脹量越大，影響氧提取率，氧提取率越底，膨脹量需同時滿足冷量平衡及精餾工況的需求。2、機(jī)前溫度：提高機(jī)前溫度，單位制冷量提高；3、機(jī)前壓力：膨脹量，增壓透平膨脹機(jī)：增大膨脹比，增大單位制冷量；4、絕熱效率；七、絕熱節(jié)流與等熵

29、膨脹的要求：節(jié)流閥膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，便于調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜可以在氣液兩相區(qū)工作不能大量帶液制冷量小制冷量大，但實(shí)際過程偏高，等熵過程，制冷量需打折扣初溫越低，節(jié)流與膨脹差別越大，越有優(yōu)勢機(jī)前溫度高，效率降低八、透平膨脹機(jī)的調(diào)節(jié)    質(zhì)量流量；調(diào)節(jié)方式：1、量調(diào)節(jié)：多機(jī)組調(diào)節(jié)；           改變噴嘴結(jié)構(gòu)：a.部分進(jìn)氣調(diào)節(jié)；b.轉(zhuǎn)動噴嘴調(diào)節(jié)；c.移動噴嘴；d.改變噴嘴高度。2、質(zhì)調(diào)節(jié)：機(jī)前調(diào)節(jié)，但效率降低，不經(jīng)濟(jì)（緊急切斷閥一般打到全開位置）；3、通過制動功率調(diào)節(jié)；質(zhì)調(diào)節(jié)與量調(diào)節(jié)的比較：質(zhì)調(diào)節(jié)采用

30、風(fēng)機(jī)（增壓機(jī)）制動更方便；量調(diào)節(jié)采用電機(jī)制動更合適。第六節(jié)   換熱系統(tǒng)一、熱量傳遞的三種方式1、導(dǎo)熱：它具有依靠物體內(nèi)部的溫度差或兩個不同物體直接接觸，在不產(chǎn)生相對運(yùn)動，僅靠物體內(nèi)部微粒的熱運(yùn)動傳遞了熱量；a.固體與液體：分子碰撞；b.固體與固體間：自由電子運(yùn)動；c.氣體之間：分子熱運(yùn)動；       導(dǎo)熱的核心：溫差                   溫度梯度；F傳熱面積；    

31、        導(dǎo)熱系數(shù)；2、對流：流體中溫度不同的各部分之間發(fā)生相對位移時所引起的熱量傳遞的過程；      （1）自對流：靠物體的密度差，引起密度變化的最大因素是溫度；      （2）受迫對流：（是靠認(rèn)為作功）受到機(jī)械作用或壓力差而引起的相對運(yùn)動；       3、熱輻射：物體通過電磁波傳遞能量的過程稱為輻射，由于熱的原因，物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電磁波的能量而進(jìn)行的輻射過程。      

32、任何物體只要在0K以上，就能發(fā)生熱輻射，是紅外線探測運(yùn)用的較廣，在空分中運(yùn)用的較少，板翅式換熱器真空釬焊加熱是依靠熱輻射。      釬焊的目的是破壞鋁材表面嚴(yán)密的氧化鋁膜，650高溫，以前是運(yùn)用鹽熔爐，能耗大；影響換熱系數(shù)的幾個因素：1、流體的流動狀態(tài)：a.層流：易產(chǎn)生熱邊界層；b.紊流：破壞熱邊界層，多運(yùn)用紊流；c.過渡層：2、流體的流速：流速大， 大；3、放熱面形狀：光滑： 大；               粗糙： 小。二、實(shí)際傳熱過程 

33、    分解   從熱流體tf1到tw1：則 tw1到tw2：則                         tw3到冷流體：則 相加整理得：。      （1-9）   令： =K   則： 三、算術(shù)平均溫差，對數(shù)平均溫差    實(shí)際傳熱過程中，溫度的變化不是成線性關(guān)系，在進(jìn)行理論計

34、算時，需引用平均溫差 的概念；1、順流溫差：                                        2、逆流溫差：       逆流換熱效果要好于順流換熱效果3、叉流：   一般多采用逆流方式進(jìn)行換熱算術(shù)平均溫差： 只適合氣體比熱為常數(shù)

35、，并且熱端的溫差之比小于2，設(shè)計一般不使用，誤差太大；對數(shù)平均溫差：    在確定比容 ，K不變時使用，溫度變化或指數(shù)關(guān)系。四、強(qiáng)化傳熱的幾個措施   1、調(diào)整傳熱面積：如翅片（傳熱面積增大，投資增大）     對于混合式換熱器應(yīng)盡量使流體成霧滴狀均勻混入另一種流體中（如噴淋塔，冷卻塔）    （氣泡比液滴有更大的換熱面積）2、調(diào)整溫差：溫差是傳熱的推動力；溫差的就是不可逆損失大，能耗大；3、調(diào)整K值：a.傳熱材料的性質(zhì)：銅、鋁；b.在保證傳熱強(qiáng)度，盡量減少傳熱材料的壁厚；c.冷熱流體 值盡量做

36、到均衡  （ = ），提高流體 采用翅片或鋸齒形翅片，提高流速（分子間推動和摻混加劇，但速度增加，排壓增加，能耗增加）五、沸騰傳熱和冷凝傳熱在空分中運(yùn)用較廣，研究它就是研究空分中的主冷，主冷是空分中的胃A液氧的蒸發(fā)能力：氮?dú)獾睦淠龎毫Α舛纫欢〞r，主冷溫差一定；液氧沸騰分為：a.管內(nèi)沸騰；b.管間沸騰；1、液氧的管內(nèi)沸騰a.放熱段：還是液氧有一定的過冷度；b.始沸段：管壁不平，產(chǎn)生氣泡，受熱有小氣泡產(chǎn)生，內(nèi)壁面制造粗糙點(diǎn)；c.汽化段：充滿氣泡，氣泡開始長大，氣液混合物；d.活塞段：小氣泡凝聚成大氣泡，活塞狀氣團(tuán)；e.膜狀段：活塞團(tuán)沖破液層，蒸汽把帶上去的液氧摻在管壁上形成薄

37、層液膜，液膜一面下流一面冷凝， 值最大；f.飽和蒸汽段：液氧全部蒸發(fā)， 值最小。      管內(nèi)液氧高度對傳熱的影響      液氧在管內(nèi)保持在管長的3040%，K值最高，傳熱最好；2、液氧在豎直管內(nèi)沸騰      放熱系數(shù)只依賴于熱負(fù)荷，也就是只依賴于傳熱溫差，與尺寸形狀無關(guān)， 沒有管內(nèi)K大，且不便于強(qiáng)化。B氮?dú)饫淠?、膜狀冷凝：形成一個完整的液膜，空分中采用膜狀冷凝，冷凝放熱系數(shù)大于沸騰放熱系數(shù)；2、珠狀冷凝：冷凝液不能很好的覆蓋壁面，而在壁面上形成一個小液珠* 層流時，

38、熱量通過液膜可能一導(dǎo)熱方式傳遞，熱阻較大；* 紊流時，僅在緊鄰壁面上有一薄層層流，以導(dǎo)熱傳遞熱量，因而熱量減少，冷凝放熱系數(shù)加大。    值：    相變換熱系數(shù)大，導(dǎo)熱能力增大氮冷凝19772326氣體液體相變氧沸騰13972093液體氣體相變空氣加熱或冷卻1.1658氣體氣體相變第七節(jié)    空氣的液化循環(huán)1、節(jié)流2、等熵膨脹一、林德循環(huán)一次節(jié)流液化循環(huán)1.1一次節(jié)流液化循環(huán)流程圖1.2 高壓P2對循環(huán)性能的影響   若低壓及進(jìn)換熱器的高壓空氣的溫度不變；a.隨P2的提高，制冷量、液化量及循環(huán)系數(shù)均增加；b.但

39、單位能耗是減少的；c.高壓P2超過60公斤，液空的積累才有可能；1.3 低壓P1對循環(huán)的性能的影響   當(dāng)P2及T一定時，隨P1增加，循環(huán)效率增加，單位能耗下降，改善循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。1.4換熱器的熱端溫度T和制冷量的關(guān)系   降低高壓空氣進(jìn)換熱器溫度T，可以明顯增加制冷量。二、帶膨脹機(jī)的空氣液化循環(huán)，克拷特液化循環(huán)1、流程圖和T-S圖2、循環(huán)性能指標(biāo)與主要參數(shù)的關(guān)系    （1）當(dāng)P2與T3不變時，增大膨脹量Ve，膨脹產(chǎn)冷量隨之增大，循環(huán)制冷量及液化系數(shù)上升，但Ve 過分增大，去節(jié)流閥的氣量降低，會導(dǎo)致冷量過剩，是換熱器偏離正常工況。&

40、#160;   （2）當(dāng)Ve 和T3一定時，提高膨脹前壓力P2，等溫節(jié)流效應(yīng)和膨脹機(jī)的單位制冷量增加，但會造成冷量過剩，冷損增大，并因冷量被浪費(fèi)，而使能耗增大。    （3）當(dāng)P2和銅陵Ve 一定時，提高膨脹前溫度T3，膨脹機(jī)前的焓降，即單位制冷量增加，但T3過高T4也同時提高，T8增加，膨脹機(jī)產(chǎn)生的冷量不能全部傳給高壓空氣，冷損增加，換熱器二也不能政策工作。三、海蘭德液化循環(huán)及卡皮查液化循環(huán)1、海蘭德液化循環(huán)克勞斯循環(huán)的一種特例       它是高壓膨脹機(jī)的氣體液化循環(huán)，空氣被壓縮到160200公斤，且一部分高壓Ve經(jīng)預(yù)冷

41、直接進(jìn)入膨脹機(jī)，另一部分，進(jìn)入換熱器冷卻，節(jié)流產(chǎn)生液體。2、實(shí)現(xiàn)了帶有效率的膨脹機(jī)的低壓液化循環(huán)，空氣在透平壓縮機(jī)等溫壓縮到56公斤，經(jīng)過換熱器冷卻到T3后分兩部分，大部分空氣進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹到1公斤左右，溫度降到T4，而后進(jìn)入換熱器輸出冷量。另一部分空氣冷卻到（點(diǎn)5）節(jié)流制冷。四、精餾原理（一）精餾過程1、定義：連續(xù)多次的部分蒸發(fā)和部分冷凝；2、舉例：      3、精餾塔類型3.1 單級精餾塔3.2 雙級精餾塔3.3 拉赫曼原理因上塔實(shí)際的氣體氣液比較精餾所需的氣液比大，利用上塔的精餾潛力的措施有兩種：1、可將適量的膨脹空氣（占空氣的20%25%）直接

42、送如上塔進(jìn)行精餾；2、從下塔頂部或冷凝蒸發(fā)器頂蓋下抽取氮?dú)?，?fù)熱后進(jìn)入氮?dú)馔钙脚蛎洐C(jī)，經(jīng)膨脹機(jī)并回受其冷量后，作為產(chǎn)品輸出或者放空。3.5 氧提取率式中： ，   代表氧氣，空氣中的氧濃度；        代表產(chǎn)品氧氣量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）；        代表加工空氣量（標(biāo)態(tài)下）；第八節(jié)   空分設(shè)備的安全技術(shù)一、空分設(shè)備的爆炸1、主冷液氧中炭氫化合物，會引起劇烈爆炸；(1)乙炔及其他炭氫化合物在液氧中的含量極限值     如下：正常值報警值停車值乙炔0.01ppm0.1ppm1ppm其他CH3mg/L液氧100mg/L液氧   （2）為防止碳?xì)浠衔锓e聚，每8小時進(jìn)行分析一次主冷液氧中的乙炔含量；&