空气分离第二节空气液化基本原理83课件.pptx

第二节空气液化基本原理空气分离Coal-to-methanolproductiontechnology主讲教师：姚珏

目录CONTENTS空气液化概念1空气的热力学参数2空气温-熵图（T-S图）3

空气液化空气的液化是指将空气由气相变为液相的过程，目前采用的方法为给空气降温，让其冷凝。在空气液化的过程中，为了补充冷损、维持工况以及弥补换热器复热的不足，需要用到制冷循环。概念1.空气液化的概念

分子的动能和位能之和称为气体的内能，通常用U来表示，单位为J（焦）。内能只与状态有关，与变化过程无关。内能的改变通常通过传热和做功两种方式来完成。内能流体在流动时，后面流体对前面的流体做了功，这个功会转变为流体的一部分能量，叫流动能。流体所具有的能量等于内能和流动能之和，这两者之和通常称为焓，用符号H表示，其单位也为J（焦）。焓熵可以用来度量不可逆过程前后两个状态的不等价性。自发过程总是朝着熵增大的方向进行，或者说，熵增加的大小反映了过程不可逆的程度。熵的单位为J/K。。熵空气的热力学参数当物系由某一状态变化到另一状态时，若过程进行得足够缓慢，或内部分子能量平衡的时间极短，则这个过程反过来进行时，能使物系和外界完全复原，称此过程为可逆过程。如不能完全复原，称为不可逆过程。可逆过程与不可逆过程2、空气的热力学参数

3、空气的温-熵图（T-S图）

3、空气的温-熵图（T-S图）向右上方的一组斜线为等压线；向右下方的一组线为等焓线；图下部山形曲线为饱和曲线，山形曲线的顶点k是临界点，通过临界点的等温线称为临界等温线。在临界点左边的山形曲线为饱和液体线，临界点右边的山形曲线为饱和气体线。临界等温线下侧和饱和液体线左侧的区域为液体状态区；临界等温线下侧和饱和气体线右侧，以及临界等温线以上的区域是气相区；山形曲线的内部是气液两相共存区，亦称为湿蒸汽区。两相共存区内任意一点表示一个气液混合物。例如e点为气体空气g和液体空气f组成的气液混合物，线段fe和eg的长度比，表示气液混合物中气体与液体的数量之比，即fe：eg=气体量：液体量。

4、空气液化时的制冷原理工业上空气液化常用两种方法获得低温，即空气的节流膨胀和膨胀机的绝热膨胀制冷。什么是节流膨胀？连续流动的高压气体，在绝热和不对外做功的情况下，经过节流阀急剧膨胀到低压的过程，称为节流膨胀。由于节流前后气体压力差较大，因此节流过程是不可逆过程。气体在节流过程既无能量收入，又无能量支出，节流前后能量不变，故节流膨胀为等焓过程。气体经过节流膨胀后，一般温度要降低。温度降低的原因是因为气体分子间具有吸引力，气体膨胀后压力降低，体积膨胀，分子间距离增大，分子位能增加，必须消耗分子的动能。节流膨胀

4、空气液化时的制冷原理工业上空气液化常用两种方法获得低温，即空气的节流膨胀和膨胀机的绝热膨胀制冷。什么是膨胀机的绝热膨胀压缩气体经过膨胀机在绝热下膨胀到低压，同时输出外功的过程．称为膨胀机的绝热膨张。由于气体在膨胀机内以微小的推动力逐渐膨胀，因此过程是可逆的。可逆绝热过程的熵不变，故膨胀机的绝热膨胀为等熵过程。气体经过等熵膨胀后温度总是降低的，主要原因是气体通过膨胀机对外做了功，消耗了气体的内能，另一个原因是膨胀时为了克服气体分子间的吸引力，消耗了分子的动能。绝热膨胀

4、空气液化时的制冷原理利用气体T-S图能十分方便地计算出节流膨胀前后温度的变化。在图中，由2点作等焓线H2，与等压线p1相交于1点，线段2→1表示节流膨胀过程，1点的温度T1即为节流膨胀后的温度，T2—T1为节流膨胀前后的温度差。线段2—3表示气体由压力为p2、温度为T2的2点，等熵膨胀到p1时的过程，T2—T3为膨胀前后气体的温度差。气体同样从状态2膨胀到低压p1时，等熵膨胀前后的温差大于节流膨胀前后的温差，因此等熵膨胀的降温效果比节流膨胀的降温效果好。但膨胀机的结构比节流阀复杂。

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