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为什么设置液空、液氮过冷器可以减少液体节流后的气化率?
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答:下塔节流到上塔的液空、液氮是作为参与上塔精馏的回流液,希望进入上塔时尽量减少气化的比例(叫“气化率y”)。
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出下塔的液体是下塔压力所对应的饱和液体,液氮的饱和温度约为~177℃;液空的饱和温度约为-173℃。根据节流过程的特点,节流前后的能量(焓)不变,但节流后由于压力降低,对应的饱和温度也降低。低压饱和液体的比焓(h′2)比节流前的液体比焓(h1)要小,所以,必定有部分液体(y)气化成低压饱和蒸气,其焓值为h″2,使气、液二者的能量之和维持不变。即
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h1=(1-y)h′2+yh″2
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y=(h1-h′2)/(h″2-h′2)
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或者说由于部分液体气化需要吸热,从而使节流后温度降低。一般,空分塔中的饱和液体节流后的气化率y可达17%~18%。
- 过冷器是利用出上塔的低温气体来冷却出下塔的饱和液体,使之温度降低到低于饱和温度。这种温度低于饱和温度的液体称为“过冷液体”;比饱和温度低的温度叫“过冷度”。通常,经过过冷器后液体有6~7℃的过冷度,相应的液体具有的能量(焓h1)也减小。由于上塔的压力一定,节流后的低压饱和液体的温度和比焓(h′2)以及饱和蒸气的焓(h″2)维持不变。即上式中只使得分子(h1-h′2)的值减小,分母(h″2-h′2)维持不变,相应地使气化率降低。通常在上述的过冷度下,气化率可降至11%左右。
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