换热夹点技术基础.ppt

《换热夹点技术基础.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章　夹点技术的基础理论夹点技术：以热力学为基础，分析过程系统中能量流沿温度的分布，从而发现系统用能的“瓶颈”（Bottleneck）所在，并给以“解瓶颈”（Debottleneck）的一种方法。1978年，Linnhoff首次提出换热网络的温度夹点问题。4.1过程系统的夹点及其意义4.1.1T-H图(温-焓图)W·cp-热容流率线段AB有二个特征。不同物流在T-H图上的标绘：冷物流热物流纯组分气化纯组分冷凝多组分气化多组分冷凝4.1.2组合曲线(Compositecurve)将系统的物流组合起来，以便于进行过程的冷、热物流的合理匹配。组合方法：组合曲线的构造过程例题：三个冷物流，构造组合曲

2、线。4.1.3在T-H图上描述夹点凡是等于P点温度的热流体部位和等于Q点温度的冷流体部位都是夹点。热流体的夹点温度与冷流体的夹点温度相差ΔTmin。两曲线的垂直距离＝ΔTmin夹点描述所得信息：（1）过程系统的最小传热温差，夹点部位的传热温差最小；（2）最小的公用工程加热负荷QH,min；（3）最小的公用工程冷却负荷QC,min；（4）系统最大的热回收量QR,max；（5）夹点将系统分为热端和冷端，热端在夹点温度以上，只需要公用工程加热（热阱）;冷端在夹点温度以下，只需要冷公用工程冷却(热源)。夹点温度差的影响：ΔTmin大，QH,min、QC,min增大，QR,max减小适宜的ΔTmin是总

3、费用最低的优化值。5.1.4用问题表格法确定夹点热级联：每个单元都是相似的传热过程组成的串级结构。每一级相当于一个子网络第k级的热平衡(k=1、2、3、4、…..K)输出=输入-赤字Ok=Ik-DkDk=（∑CPC-∑CPH）(Tk-Tk+1)Dk+1T1TkTk+1I1IkIk+1IKD1DkDKOkO1OkOk+1热级联－虚拟的结构，同一温位的物流集中于同一级。例5-2一过程系统含有的工艺物流为2个热物流及2个冷物流，给定的数据列于表5-2中，并选热、冷物流间最小允许传热温差△Tmin=20℃,试确定该过程系统的夹点位置。物流标号热容流率CP/(kW/℃)初始温度Ts/℃终了温度Tt/℃热

4、负荷Q/kWH12.015060180.0H28.09060240.0C12.520125262.5C23.025100225.0表5-2例5-2的物流数据子网络的分割，问题表格(1)：做法：表5-3问题表格(1)△Tmin=20℃子网络序号冷物流及其温度热物流及其温度kC1C2/℃H1H2/℃SN1SN2SN3SN4SN5SN6150145120906012510070402520对子网络进行热衡算：Ok=Ik-DkDk=（∑CPC-∑CPH）(Tk-Tk+1)k=1，（温度间隔为150～145℃)D1=（0－2)×(150－145)=-10（负赤字表示有剩余热量10kW）I1=0（无外界输

5、入热量）O1=I1－D1=0－(-10)=10O1为正值，说明子网络1(SN1)有剩余热量供给子网络2(SN2)k=2，（温度间隔为145～120℃)D2=（2.5－2)×(145－120)=12.5（正号表示有热量赤字12.5kW）I2=O1=10子网络1(SN1)的剩余热量供给了子网络2(SN2)。O2=I2－D2=10－12.5=－2.5O2为负值，说明子网络2(SN2)只能向子网络3(SN3)提供负的剩余热量（即需要子网络3向子网络2供给热量，但这是不可能的）。k=6，（温度间隔为25～20℃)D6=2.5×(25－20)=12.5（正号表示有热量赤字12.5kW）I6=O5=－55子

6、网络5(SN5)无剩余热量供给了子网络6(SN6)。O6=I6－D6=－55－12.5=－67.5O6为负值，说明子网络6(SN6)热量不够，无法达到规定的传热要求。问题表格2子网络赤字热量/kW无外界输入热量热量/kW外界输入最小热量序号Dk/kWIkOkIkOk表5-4问题表格(2)△Tmin=20℃SN1-10.0010.0107.5117.5SN212.510.0-2.5117.5105.0SN3105.0-2.5-107.5105.00SN4-135.0-107.527.50135.0SN582.527.5-55.0135.052.5SN612.5-55.0-67.552.540.0

7、过程分析：消除I或O的负值，方法：引入公用工程加热负荷使I1=各子网络中最小负数的绝对值（107.5)得：结果:O3=0,在夹点处I1=QH,min＝107.5kW（最小公用工程加热负荷）O6=Qc,min＝40kW(最小公用工程冷却负荷）夹点特征：夹点处系统传热温差最小，等于ΔTmin；夹点处热流量等于0.夹点介于子网络3(SN3）和子网络4(SN4)之间，夹点处热流体温度90℃，冷流体温度70