LNG冷能特性分析

许多因素影响到LNG冷量的大小。根据前述LNG冷量数学模型，下面对环境温度、系统压力及各组分含量等因素对LNG冷量的影响进行分析^[6]。

1.环境温度T₀的影响

图7-1示出压力不变时，某种典型LNG混合物冷量随环境温度T₀的变化。随环境温度增大，LNG低温、压力及总冷量均随之增大，这与的定义相一致。这也说明LNG冷量效率与环境温度有较大关系，环境温度增大，LNG冷量值将随之增大。

图7-1 LNG随环境温度的变化（p=1.013MPa）

2.系统压力p的影响

图7-2示出环境温度不变时，某种LNG混合物冷量随系统压力的变化情况。随LNG系统压力增大，其压力随之增大，这与压力定义相一致。同时还表明，随系统压力增大，LNG低温却随之降低。这有两个主要原因：一是由于随压力增大，液体混合物泡点温度升高，使达到环境热平衡温差降低；二是由于随压力增大，液体混合物接近临界区，致使汽化热降低。LNG总冷量可由低温与压力相加获得，其值随压力升高而呈降低趋势，但当p＞2MPa时其趋势趋于平缓。从图中还可看到，当p＜1.8MPa时，e_x，th＞e_x，p；而当p＞1.8MPa时，e_x，th＜e_x，p。这说明LNG冷量构成中，低温与压力相对值是变化的。LNG的用途不同，低温和压力存在差异，回收途径也不同。通常用作管道燃气时，天然气的输送压力较高（2～10MPa），压力大，低温相对较小，可以有效利用其压力。供给电厂发电用的液化天然气，汽化压力较低（0.5～1.0MPa），所以压力小，低温大，可以充分利用其低温。LNG冷量的应用要根据LNG的具体用途，结合特定的工艺流程有效回收LNG冷能。(https://www.xing528.com)

图7-2 LNG随系统压力的变化（T₀=283K）

3.LNG组成的影响

LNG是多组分液体混合物，混合物组成成分和各组分比例不同均会影响LNG冷量。由于LNG组成成分和组分比例变化很大，这里仅讨论由甲烷和乙烷两种组分，在不同比例下LNG的冷量。图7-3示出p=1.013MPa，T₀=283K时，LNG冷量随混合物中甲烷含量的变化关系。在系统压力、环境温度不变时，LNG低温、压力及总冷量均随甲烷的摩尔分数x（CH₄）增加而增加。这是由于在系统压力不变时，甲烷摩尔分数增加，则混合物泡点温度可降低，增大了达到环境温度热平衡的温差，使低温增大；而随着甲烷摩尔分数增加，气体混合物分子摩尔质量降低，这也使得单位质量混合物的压力增大（对理想气体，单位摩尔体积压力不变，与组成无关）。这样，随甲烷摩尔分数增加，LNG总冷量也随之增加。

图7-3 LNG随甲烷摩尔分数的变化（p=1.013MPa，T₀=283K）