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1、组长：闻组长：闻 杰杰组员：刘建娣组员：刘建娣 蔡美玲蔡美玲 梁真飞梁真飞 谈谈 龙龙 银朝晖银朝晖 刘松涛刘松涛换热换热网网网网络络合成合成合成合成主要内容主要内容B前前 言言CD换热网络的合成换热网络的合成夹点技术夹点技术 夹点法设计能量最优的换热网络夹点法设计能量最优的换热网络换热网络的调优换热网络的调优E总总 结结A一、前一、前 言言 在现代化学工业生产在现代化学工业生产过程中，能量的回收过程中，能量的回收及再利用有着极其重及再利用有着极其重要的作用要的作用换热的目的不仅是为换热的目的不仅是为了改变物流温度使其了改变物流温度使其满足工艺要求，而且满足工艺要求，而且也是为了回收过程余也是
2、为了回收过程余热，减少公用工程消热，减少公用工程消耗耗需要加需要加热的物热的物流流需要冷需要冷却的物却的物流流需要加需要加热的物热的物流流需要冷需要冷却的物却的物流流合理合理匹配匹配冷冷热热物物流流合合理理匹匹配配提高系统提高系统的热回收的热回收能力能力和和系系统的能量统的能量利用率利用率、经济性经济性换热网络系统综合就是在满足把每个物流由初始温度达到制定的目标温度的前提下，设计具有最大热回收效果和最小设备投资费用的换热器网络二、换热网络的合成二、换热网络的合成二、换热网络的合成二、换热网络的合成夹点技术夹点技术夹点技术夹点技术温温度度区区间间的的划划分分第一步第一步第二步第二步第三步第三步第
3、四步第四步保证冷、热物流之间的温差必须大于最小允许温差Tmin将热物流的起始温度与目标温度减去最小允许温差Tmin与冷物流的起始、目标温度按从大到小顺序排列，生称n个温度区间用T1,T2Tn+1表示，生成n个温区，冷、热物流按各自的始温、终温落入相应的温度区间。最最小小公公用用工工程程消消耗耗问题表的计算步骤问题表的计算步骤A：确定温区端点温度T1，T2，Tn+1，将原问题划分为n个温度区间B：对每个温区进行流股焓平衡，以确定热量净需求量： Di=IiQi= （TiTi+1） （FCPCFCPH）C：设第一个温区从外界输入热量为零，则该温区的热量输出Q1为：Q1=I1D1=D1根据温区之间热量
4、传递特性，并假定各温区间与外界不发生热交换，则有： Ii+1=Qi ,Qi+1=Ii+1 Di+1=QiDi+1D:若Qi正值，则表示热量从第i个温区向第i+1个温区传递D：若Qi为负值，则表示热量从第i个温区向第i+1个温区传递不可行这种温度区间的热量传递是可行的取（C）中负数绝对值最大值，作为第一个温区的输入热量，重新计算将结果列入问题表最后两行夹夹点点的的概概念念SN1SN2SN3SN4SN5QHmin=60KWQcmin=225KW30KW0105KW123KW 从图中可以直观的看到温区之间的热量流动关系和所需最小公用工程用量，其中SN2和SN3间的热量流动为0，表示无热量从SN2流向
5、SN3。这个流量为零的点就称为夹点。需需要要加加热热需需要要冷冷却却夹点夹点夹点的能量特性夹点的能量特性1,夹点限制了能量得进一步回收2.它表明了换热网络消耗得公用工程用量已达到最小状态3.求解能量最优的过程就是寻找夹点的过程。夹点的位置特性夹点的位置特性夹点把换热网络分隔成夹点上方（热阱）及夹点下方（热源）两个独立的子系统，而夹点处是设计工作中约束最多的地方（即“瓶颈”）夹点的传热特性夹点的传热特性夹点是整个换热网络传热推动力Tmin最小的点，所以在夹点附近从夹点向两端得T是增加的,夹点一侧：FCP流出FCP流入， N流出N流入夹点的特性夹点的特性三、夹点法设计能量最优的换热网络三、夹点法设
6、计能量最优的换热网络三、夹点法设计能量最优的换热网络三、夹点法设计能量最优的换热网络匹匹配配的的可可行行性性原原则则 总物流数的可行性原则总物流数的可行性原则 保证能量最优、避免夹点之上使用冷却器。 夹点之上的物流数： NHNC 夹点之下的物流数： NHNC 热容流率可行性原则热容流率可行性原则 夹点之上： FCPHFCPC 夹点之下： FCPHFCPC 流股的分割流股的分割FCP表表 第四步第四步 第三步第三步 第二步第二步 第一步第一步采用Linnhoff提出FCP表来分割物流每个FCp值代表一个流股，那些必须参加匹配的FCp值用方框圈起将可行性判据列与表头将夹点之上或夹点之下的冷热物流的
7、热容流率，按照数值的大小分别排成两列列入FCP表流股的匹配勾销推断法如果每个匹配均可使其中的一个流股达到其目标温度或达到最小公用工程的要求那么流股在以后的设计中不必再考虑，可以勾销夹点匹配通常可选择匹配热负荷等于两股匹配物流流股中负荷小的热负荷从而可使该流股在匹配中被勾销四、换热网络的调优四、换热网络的调优四、换热网络的调优四、换热网络的调优操作费用设备投资对于一个最大能量回收的初始网络进行调优换热设备数对最大能量回收的公用工程费用与设备费用进行权衡 最小换热单元数为两个子网络的最小换热单元数之和，即： U UE,minE,min= =（N NH H+N+NC C-1)-1)夹点上夹点上+(N
8、+(NH H+N+NC C-1)-1)夹点下夹点下 若夹点之上无热物流，且夹点以下无冷物流，则 UE,min= NH+NC-2Umin若不存在夹点以下或夹点以下部分，则 UE,min=Umin当夹点上、下同时存在冷、热流股时，有 UE,min Umin最小换热单元数最小换热单元数沿热负荷回路增加或减少热负荷来断开回路检查合并后的换热单元是否违反最小传热温差Tmin能量与设备数的权衡能量与设备数的权衡第三步第三步第一步第一步第二步第二步若违反若违反Tmin ，则利，则利 用能量松弛法求最小能用能量松弛法求最小能量松弛量，恢复量松弛量，恢复 Tmin 可可行行找出独立的热负荷回路 先设定一个任意的
9、最小温差Tmin ，计算最小公用工程消耗量然后计算换热面积。由于系统传热系数变化不大，因此可以为系统取一个平均传热系数U，然后根据组合曲线的角点分割曲线，假设各部分中冷、热物流逆流换热，然后按公式Q=UATLM来计算每个部分的换热面积，将各个部分的换热面积加和，得到整个系统设备换热面积。将此费用与最小公用工程费用综合起来，就得到系统的总费用。用这种方法尝试几次，可得到Tmin的近似值。Tmin 的选择的选择设定一个任意的最小温差设定一个任意的最小温差Tmin ，计算最小公用工程消耗，计算最小公用工程消耗量然后计算换热面积量然后计算换热面积将此费用与最小公用工程费用综合起来，就得到将此费用与最小
10、公用工程费用综合起来，就得到系统的总费用系统的总费用由于系统传热系数变化不大，因此可由于系统传热系数变化不大，因此可以为以为 系统取一个平均传热系数系统取一个平均传热系数U，然后根据组合曲线的角点分割曲线然后根据组合曲线的角点分割曲线按公式按公式Q=UA TLM来计算每个部分的换来计算每个部分的换热面积，将各个部分的换热面积加和热面积，将各个部分的换热面积加和第一步第一步第一步第一步第二步第二步第二步第二步第三步第三步Tmin的近似值第四步总结总结根据根据经验选取最小端点温差Tmin根据夹点技术，涉及能量利用最优的换热网络根据夹点技术，涉及能量利用最优的换热网络调整调整Tmin，设计总投资费用最少的，设计总投资费用最少的一个完整一个完整的换热网的换热网络设计过络设计过程可以归程可以归纳为以下纳为以下几步几步在能量利用最优的基础上，设计换在能量利用最优的基础上，设计换热单元数最少的换热网络热单元数最少的换热网络
