收稿日期:2003209217作者简介:周 哲(19792),男,湖北武汉人,硕士研究生,研究方向为热能动力.第37卷第2期2004年4月武汉大学学报(工学版)EngineeringJournalofWuhanUniversityVol.37No.2Apr.2004文章编号:167128844(2004)022061204
液氮)斯特林联合循环的理论分析周 哲,杨 俊,陈献春,董 军(武汉大学动力与机械学院,湖北武汉 430072)摘要:对液氮的基本工作模式提出了两种改进的方案。考虑到开式朗肯循环中存在工质的相变和液氮汽化过程中的大量吸热及控制换热器管结霜的设计要求,在改进方案中引入以氦气为工质的斯特林发动机,组成两种液氮-斯特林联合循环.由各种工况下的计算结果可知这两种方案能大幅提高液氮的比功,在较低的工作压力下即能实现最大的比功输出.关键词:液氮;热气机;零排放;汽车动力中图分类号:TK05 文献标识码:ATheoreticanalysisofliquidnirogen-StirlingcombinedcycleZHOUZhe,YANGJun,CHENXian2chun,DONGJun(SchoolofPowerandMechanicalEngineering,WuhanUniversity,Wuhan430072,China)Abstract:Thisarticleprovidestwoprojectstorealizetheimprovementoftheoriginalperformingmodelofliquidnitro2gen.Accordingtothefactsthatthereisaphase2changedprocessintheopenRankinecycle,agreatdealofheatisob2sorbedbytheliquidnitrogenwhenitisbeingevaporatedintogas,andsomemeasuresarenecessaryforthefailureofthefrogformation,theStirlingcycleisincorpotatedwiththeopenRankinecycle.Theconclusionscanbedrawnfromthecalculatingresultsundermanydifferentoperateconditionsthatthespecificworkofliquidnitrogenisincreasedtoalargeextentinthesetwoprojects,andthemaximumspecificworkcanbegainedwhenthesesystemsoperateincom2parativelylowpressure.Keywords:liquidnitrogen;Stirlingengine;zero2emission;automobilepower1 问题的提出汽车尾气污染问题是当今世界最严重的环境问题之一.因此,零排放车辆的概念引起人们极大的兴趣和重视.零排放车辆的概念首先由加州空气资源委员会提出.在1990年9月,该委员会为改善当地的空气质量,制定了低排放车辆计划.该计划制定了一系列小汽车和载重汽车的排放标准,零排放就是其中最严格的标准[1].目前由电池提供动力的电动汽车是唯一满足零排放标准的商业上可利用的技术,但这些汽车的销售情况不好.这主要是由于电动汽车有限的最大行程、缓慢的充电速度和昂贵的初始费用,所有的这些问题直接来自于电化学能量储存方式的局限,铅酸电池是其中明显的例子.这些重金属能量储存系统仍然是电动汽车市场的主流技术,但它们现在只有108~144kJ/kg的比能,其中长期目标也只能达到576kJ/kg[2].铅酸电池需要几个小时来充电,而且每2~3年就要更换一次.即使从电池中回收金属能很大程度上减少向环境中的重金属排放量,这些回收处理过程也不是百分之百有效.因此,除了由于金属回收而大大增加的单位行程的运行费用,电动汽车在其使用寿命期内更换掉的电池提高了增加重金属污染物的可能性.与电池动力汽车相比,以惰性制冷剂液氮作为能量储存介质的液氮汽车具有相当强的竞争力.其推进系统的基本思想是利用大气作为热源蒸发并过热低温流体)))液氮,使之在膨胀机中作功,其工作原理如图1所示.这与典型的热机正好相反,典型热机利用比环境温度高很多的能量源,以
1 1#冷干机 冷干机
1#炉输灰系统 2#炉输灰系统
3#炉输灰系统 1#冷干机 1#冷干机
东莞顺裕纸业热电部锅炉专业压缩空气工艺流程图
DN100
一期 一期
2#空压机
DN40 DN40 2#布袋除尘器
1#空压机 DN80 1#布袋除尘器
DN80 DN80 DN100 一期
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1#储气罐 DN100 DN80 DN80
2#储气罐
DN80 4#储气罐
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一期和二期联络管
DN80
DN80 3#储气罐
仪表自用
DN60
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DN80 3#炉七米平 DN50
二期 台7#储气罐
二期 二期 5#储气罐
1#空压机 2#空压机 DN80
3#布袋除尘器
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旁路 后工序空压机联通阀接三期
DN80
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2 3
DN100 DN50
二期
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6#储气罐
合成氨的工艺流程图
合成氨是一种重要的工业原料，广泛用于生产化肥、塑料、合成纤维等领域。以下是一种常见的合成氨工艺流程图:
1. 原料准备：合成氨的主要原料是氢气和氮气。氢气可以由天然气通过蒸汽重整反应得到，氮气可以从空气中通过压缩、冷却和膜分离等方法获取。
2. 空气净化：通过空气压缩和冷却，将空气中的水分、二氧化碳等杂质去除，以保证后续步骤的顺利进行。
3. 储气罐：将氢气和氮气分别储存在不同的储气罐中，以保证气体供给的稳定性和可靠性。
4. 氮气压缩：将从空气中获取的氮气进行进一步的压缩，以提高反应过程中氮气的浓度和反应速率。
5. 高温炉：将压缩后的氮气和氢气通过管道引入高温炉中，经过催化剂的作用，在高温和高压的条件下进行反应。
6. 合成氨冷却：合成氨在高温炉中产生后，需要经过冷却器进行冷却，以降低氨的温度，方便后续步骤的进行。
7. 分离和纯化：经过冷却后的氨气进一步通过冷凝和洗涤等过程进行分离和纯化，以去除其中的其他杂质。
8. 储存和包装：将纯净的合成氨储存在专用的储罐中，以备后续的使用。在储存过程中，需要确保储罐的密封性和安全性。
以上就是合成氨的一种典型工艺流程图，通过适当的原料准备、空气净化、氮气压缩、高温反应、冷却分离和纯化等步骤，可以高效地生产出纯净的合成氨。当然，实际的工艺流程可能因不同厂家的设备和工艺参数有所差异，但总体上这个流程图可以作为参考。
氮气的制造方法及装置
氮气是一种广泛应用于工业生产和科学研究领域的重要气体。其制造方法和装置多种多样，这里我将简要介绍几种常用的氮气制造方法及装置。
1.压缩空氧法
该方法是利用压缩机将空气压缩至一定压力，分离出其中的氮气与氧气后通过冷凝器降温分离，得到高纯度氮气。该方法适用于需求量较小、高纯度氮气的制造，如实验室科研等领域。
2.吸附法
该方法是利用特殊的吸附剂，如活性炭、分子筛等，在一定的压力和温度下将空气中的氧气吸附下来，得到高纯度的氮气。该方法适用于需求量较小、高纯度氮气的制造，如医疗等领域。
3.分子筛吸附法
该方法是利用分子筛的孔径大小分离出空气中的氮气与氧气，从而得到高纯度氮气。该方法适用于高纯度氮气的制造，如电子芯片制造等领域。
4.膜分离法
该方法是利用特殊的膜，在一定压力的作用下，将空气中的氮气与氧气分离出来，从而得到高纯度氮气。该方法适用于需求量较大、高纯度氮气的制造，如工业生产等领域。
以上是几种常用的氮气制造方法，下面将介绍几种常见的氮气制造装置。
1. PSA制氮机
PSA即Pressure Swing Adsorption，是指压力变化吸附。该装置利用分子筛吸附法，将空气中的氮气和氧气分离出来。工作原理：将空气经过压缩机压缩到一定压力，进入吸附塔内，经过一段时间的吸附后，吸附塔内的分子筛逐渐被氧气饱和，此时将吸附塔内的压力降低，氧气在分子筛表面解吸，排出吸附塔外，此时获得高纯度氮气。
2. 膜分离制氮机
膜分离制氮机是利用特殊的膜将空气中的氮气和氧气分离出来。工作原理：将空气经过压缩机压缩到一定压力，进入分离塔内，经过膜分离器，分离出其中的氮气和氧气，此时将氧气排出分离塔外，获得高纯度氮气。
3. 液空分离制氮机
液空分离制氮机是通过将空气液化，将其中的氮气和氧气分离出来。工作原理：空气经过压缩机压缩，冷却至液化状态，经过由若干蒸馏塔连接而成的分馏系统进行分馏，获得高纯度的氮气。
