窄点换热技术.doc

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1、以下是我以前在论坛中收集的)i-g1i%H9F2}#o0u)i+V1.窄点技术原理:$G%h%s:B9e3N!J7r-r7I.{#Q  热能专业目前最前沿的是优化控制问题，这是一种动态的最优化问题。它对应的数学模型是一组微分方程式，目标函数是积分形式，所得的最优解是时间的函数。而本文中介绍的窄点分析方法是一种静态最优化问题，它对应的数学模型是一组代数方程式，因此该方法更加简便。*E8o;f:^&w  过程系统最优化方法的核心技术是窄点技术，它主要是对过程系统的整体进行优化设计，包括冷热物流之间的恰当匹配，冷热公用工程的类型和能级选择；加热器、冷

2、却器及系统中的一些设备如分离器、蒸发器等设备在网络中的合适放置位置；节能、投资和可操作性的三维权衡。最终的优化目标是总年运行费用与初投资费用之和最小。*V!t6B;Y/Z9s#K3b'X  在优化的目标方面，窄点技术最初是以能量为系统的目标，然后发展为以总费用为目标，又进一步考虑过程系统的安全性、可操作性、对不同工况的适应性和对环境的影响等非定量的过程目标。因此窄点技术不仅可以用于热回收换热网络的优化集成，而且可用于合理设置热机和热泵、确定公用工程的等级和用量，去除“瓶颈”、提高生产能力，分离设备的集成，减少生产用水，减少废气污染排放等。8s(

3、L)}4a;F$n0g  J2.窄点分析法应用步骤'Y2G5D8z#C7`0t  窄点分析法是一种分析过程系统中换热器IE热效果及取得最大能量回收的综合分析方法。牙该方法解决问题时，不管是新工程还是旧工程，妇造项目一般都应遵循以下步骤：$@6U!H"e0O'V:P$s  (1)列出工程中的冷、热流股及公用工程流肚冷流股是指在公用工程中需要加热升温的流；热流股则是指需要冷却降温的物流，例如储存需要冷却的[wiki]化工[/wiki]产品；公用工程流股是指当冷热股间的热交换不经济或不能实现时，用来加热、冷冷热流股的物流。$L&z9a;b.k  辨别

4、冷热流股时需要注意，有些流股尽管发温度变化，但不是通过热交换实现的，该物流就不算作冷流股。例如：某气体流股被压缩时，温度高，但没有发生物流间的热交换，所以该流股不是流股。1W6~  u8O%t*

5、  (2)确定各种流股的热力学参数)N"H'

6、)E5W2@)@  需要确定的热力学参数包括：初始温度、目标温度、热容流率以及吸、放热量。在该方法的每个步骤中，都应充分考虑以上参数的影响。任何参数出错，都将导致错误的结论。!t;k,F5J*@#J  (3)确定最小传热温差DTmin的值  E  t(s%f3

7、  DTmin是对整个网络的最小传热温差，为保

8、证实现能量目标，要求窄点处传热温差等于DTmin，远离窄点处的传热温差不得小于DTmin。DTmin等于零是冷热物流能量回收达到最大的极限值，此时冷、热公用工程负荷均达到最小值。DTmin越大、冷、热公用工程最小负荷越大，随着DTmin增大，能量巨收减少，同时增加冷、热公用工程最小负荷，且能量回收的减少量正好等于冷、热公用工程最小负荷的增加量。典型的DTmin的经验值可在有关参考文献中查到，Linnoff[1]提出了一组适用于壳管式换热器的DTmin的经验值[2]，见表1。2A%s,}!

9、"B9W$m7x&m;W.k%n.E.?!_9x,l)u

10、&b)f:#m0S&X6X$]/u3^&H-H,_)G  ~*y#@%o)r"v%u-[;V  (4)绘制综合曲线图&f.l5X'N9l0y  所谓的综合曲线图是指温度一焙曲线图，其中包括热综合曲线和冷综合曲线。综合曲线用绘图的方式表示出冷、热公用工程最小负荷。在综合曲线图中，用由初始温度指向目标温度的直线表示劫H流率恒定的冷、热流股。具体画法如下：将热流股的起始、目标温度按高低次序排出，计算出各温度区间内热流股的总放热量，冷流股也同样处理。为防止错误，最好将计算数据列入表格。然后将表格中的数据画在温度一焙曲线图上。由综合曲线图可以得出冷、热

11、公用工程最小负荷，及冷、热流股窄点温度值。图1为DTmin=10℃时某工程a的综合曲线图，由图可知：冷、热公用工程最小负荷分别为：60kW、20kW，冷、热流股窄点温度分别为：90℃、80℃。;`1

12、  {%p  E5{(H.C!P&T%a7k&i/g-r  n)

13、$X'B0J9y-[;g9v)s&X0m"a1x$q  H&T3p*z%M0l-M'p%b;o4q  b*Q(F  图2为DTmin=20℃时的综合曲线图，此时冷、热公用工程的最小负荷分别为：105kW、65kW，明显比窄点温度为10℃时的情况大，因为窄点温度增大即最小传热温差增加使

14、可回收的能量减少，从而需要外界向系统提供更多能量才能满足要求，所以冷、热公用工程的最小负荷均增大。(D  l-N7I'z7_:R8d8b3}7b9U