基于*分析的低温液体膨胀机节能效益的快速计算方法与流程

本发明涉及能源密集型工业低温空分领域，涉及利用低温液体膨胀机降低空分装置能耗的技术，特别是涉及一种基于分析的低温液体膨胀机节能效益的快速计算方法。

背景技术：

液体膨胀机作是替代高压液体节流阀节流的新型设节能备，广泛应用于先进内压缩流程空分系统中，不仅可以减少高压液空降压过程中的有效能损失，提高空分系统的能效，而且液体膨胀机制动端还可以利用电机回收节流压力头发电，产生多方面的节能效益。准确科学地评价液体膨胀机的节能效益将促进空分装置技术进步和能效提升，并促进液体膨胀机的推广应用。

分析是以系统有效能为研究对象，以有效能平衡为依据，从能量质和量两方面评价设备或系统的用能情况，不但可以表明能量转换的结果，而且可以确切揭示能量转化利用过程中内部损失的实质。分析作为一种新型方法，无论是在评价能源的有效利用程度方面，还是在改造、优化系统和节能效益评价方面，都能提出科学的指导意义。因此，利用分析方法不仅能揭示空分装置增设液体膨胀机的节能实质，同时可以科学评价液体膨胀机的节能效益。但是，目前行业内并未发现基于分析的液体膨胀机节能效益评价方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于分析的低温液体膨胀机节能效益的快速计算方法，以基于理论的方法计算空分装置中增设液体膨胀机后所节省的能耗，并考虑液体膨胀机制动端回收的功率，实现液体膨胀机节能效益的评价。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

基于分析的低温液体膨胀机节能效益的快速计算方法，包括以下步骤,

步骤一，获取空气规定基准态下的单位焓值h0和单位熵值s0；

步骤二，获取高压节流阀进出口的温度、压力下的单位焓值hv和单位熵值sv；

步骤三，利用空气规定基准态下的单位焓值h0、单位熵值s0、高压节流阀进出口的温度、压力下的单位焓值hv和单位熵值sv计算高压节流阀的进口单位值exv1和出口单位值exv2，并计算高压节流阀的损失exv；

步骤四，获取液体膨胀机进出口的温度、压力下的单位焓值he和单位熵值se；

步骤五，利用步骤四中的液体膨胀机进出口的温度、压力下的单位焓值he和单位熵值se，计算液体膨胀机的进口单位值exe1和出口单位值exe2，然后计算液体膨胀机的损失exe；

步骤六，通过公式exs＝exv-exe计算得到空分系统增设液体膨胀机后减少的低温损失exs；

步骤七，基于空分系统增设液体膨胀机后减少的低温损失exs计算增设液体膨胀机后空分装置节省的压缩机功率wc；

步骤八，液体膨胀机输出轴功率为we，则根据公式w＝wc+we计算得到使用液体膨胀机后空分装置节省的总功率w，实现了液体膨胀机节能效益的快速评价。

本发明进一步的改进在于，步骤一与步骤三中，空气规定基准态的温度为298.15k，基准态的压力为101.325kpa。

本发明进一步的改进在于，步骤三中，按照公式ex＝hv-h0-t0(sv-s0)计算高压节流阀的进口单位值exv1和出口单位值exv2。

本发明进一步的改进在于，步骤三中，按照公式exv＝(exv1-exv2)×qm计算高压节流阀的损失exv，其中qm为高压液空的流量。

本发明进一步的改进在于，步骤五中，按照公式ex＝he-h0-t0(se-s0)计算液体膨胀机的进口单位值exe1和出口单位值exe2，并按照公式exe＝(exe1-exe2)×qm计算液体膨胀机的损失exe。

本发明进一步的改进在于，步骤七中，通过公式计算增设液体膨胀机后空分装置节省的压缩机功率wc，η为空分装置中得到低温的效率。

本发明的有益效果是：本发明的基于分析的液体膨胀机节能效益评价方法，通过分析方法，根据液体节流阀和液体膨胀机的进出口参数得到增设液体膨胀机后空分系统中节省的低温值，进而计算空分装置压缩机节省的功率，并考虑液体膨胀机输出的功率得到使用液体膨胀机后空分装置节省的总功率。本发明方法实现了对液体膨胀机节能效益的快速计算，为节能设备液体膨胀机的推广应用提供了必要的效益估算依据，为空分装置中增设液体膨胀机的投资决策提供了效益评价的技术手段，有利于推进内压缩低温空分装置的技术升级和节能升效。

附图说明

图1是本发明基于分析的液体膨胀机节能效益快速计算方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作进一步说明。

参见图1，基于分析的低温液体膨胀机节能效益的快速计算方法，包括以下步骤,

步骤一，利用物性数据库/物性数据软件获取空气规定基准态下的单位焓值h0和单位熵值s0，空气规定基准态的温度为298.15k，基准态的压力为101.325kpa；

步骤二，利用物性数据库/物性数据软件获取高压节流阀进出口的温度、压力下的单位焓值hv和单位熵值sv；

步骤三，利用空气规定基准态下的单位焓值h0、单位熵值s0、高压节流阀进出口的温度、压力下的单位焓值hv和单位熵值sv，按照公式ex＝hv-h0-t0(sv-s0)计算高压节流阀的进口单位值exv1和出口单位值exv2，并按照公式exv＝(exv1-exv2)×qm计算高压节流阀的损失exv，其中qm为高压液空的流量；

步骤四，利用物性数据库/物性数据软件获取液体膨胀机进出口的温度、压力下的单位焓值he和单位熵值se；

步骤五，利用步骤四中的液体膨胀机进出口的温度、压力下的单位焓值he和单位熵值se，按照公式ex＝he-h0-t0(se-s0)计算液体膨胀机的进口单位值exe1和出口单位值exe2，并按照公式exe＝(exe1-exe2)×qm计算液体膨胀机的损失exe。

步骤六，通过公式exs＝exv-exe计算得到空分系统增设液体膨胀机后减少的低温损失exs。

步骤七，内压缩空分装置中，得到低温要经过空压机、增压机、换热器等设备，因此通过公式计算增设液体膨胀机后空分装置节省的压缩机功率wc，η为空分装置中得到低温的效率；

步骤八，液体膨胀机输出轴功率为we，则根据公式w＝wc+we计算得到使用液体膨胀机后空分装置节省的总功率w，实现了液体膨胀机节能效益的快速评价。

下面通过一个实施例对本发明进行详细说明。

选取某35000nm³/h内压缩空分系统为计算对象，包括以下步骤：

步骤一，利用物性数据库/软件获取空气规定基准态(t＝298.15k,p＝101.325kpa)下的单位焓值h0＝298.45kj/kg和单位熵值s0＝6.8603kj/(kg·k)。

步骤二，利用物性数据库/软件获取高压节流阀进口温度t＝99.15k、进口压力p＝5.5mpa下的单位焓值hv1＝-83.403kj/kg和单位熵值sv1＝3.3873kj/kg，出口温度t＝97.45k、出口压力p＝0.55mpa下的单位焓值hv2＝-83.403kj/kg和单位熵值se2＝3.4515kj/kg。

步骤三，按照公式ex＝hv-h0-t0(sv-s0)计算高压节流阀的进口值exv1＝653.62kj/kg和出口值exv2＝634.48kj/kg，并按照公式exv＝(exv1-exv2)×qm计算高压节流阀的损失exv＝(653.62-634.48)×25.08＝479.46kw，其中qm＝25.08kg/s。

步骤四，利用物性数据库/软件获取液体膨胀机进口温度t＝99.15k、进口压力p＝5.5mpa下的单位焓值he1＝-83.403kj/kg和单位熵值se1＝3.3873kj/kg，出口温度t＝97.31k、出口压力p＝0.55mpa下的单位焓值he2＝-89.244kj/kg和单位熵值se2＝3.3915kj/kg。。

步骤五，按照公式ex＝he-h0-t0(se-s0)计算液体膨胀机的进口值exe1＝653.62kj/kg和出口值exe2＝646.53kj/kg，并按照公式exe＝(exe1-exe2)×qm计算液体膨胀机的损失exe＝(653.62-646.53)×25.08＝177.82kw，其中qm＝25.08kg/s。

步骤六，通过公式exs＝exv-exe计算得到空分系统增设液体膨胀机后减少的低温损失exs＝479.46-177.82＝301.64kw。

步骤七，得到低温要经过空压机、增压机、换热器设备，此实施例中，取低温的效率η＝55％,因此通过公式计算增设液体膨胀机后空分装置节省的压缩机功率

步骤八，考虑液体膨胀机输出的功率we＝135kw，则根据公式w＝wc+we得到使用液体膨胀机后，这套35000nm³/h空分装置将节省总功率w＝548.44+135＝683.44kw。

上述基于分析的液体膨胀机的节能效益快速方法通过理论，根据高压节流阀和液体膨胀机的进出口参数，计算出节省的低温值，结合低温的效率，得到增设液体膨胀机后空分装置节省的压缩机功率，并考虑膨胀机输出的功率从而计算出增设液体膨胀机后空分装置节省的总功率，实现了液体膨胀机节能效益的快速计算评价。

以上所述仅是结合实例对本发明的具体实施方式进行了说明，并非限制本发明的保护范围。本行业技术人员凡在本发明的技术方案的基础上所作的等同变化，均应包含在本发明的专利保护范围内。