光盘5-aspenenergyanalyzer化工过程热集成

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1、光盘5-AspenEnergyAnalyzer化工过程热集成——AspenEnergyAnalyzer主要内容§1夹点技术§2夹点技术与换热网络的合成§3AspenEnergyAnalyzer的应用光盘5-AspenEnergyAnalyzer光盘5-AspenEnergyAnalyzer§1夹点技术夹点技术（Pinchtechnology）是以热力学为基础，以最小能耗为主要目标的换热网络综合方法。1978年，Linnhoff等提出了换热网络的夹点问题，指出夹点限制了换热网络可能达到的最大热回收。1983年，Linnhoff比较系统的提出了用于

2、换热网络综合的夹点技术，并推广应用于整个过程的能量分析与调优。§1.1基本概念和术语1.基本概念：夹点、冷物流、热物流、热容流率2.温焓图3.复合曲线4.总复合曲线光盘5-AspenEnergyAnalyzer夹点夹点——根据热能回收的观点，在换热网络中存在某一特定温度，如果热能传递通过这一温度将造成能源浪费，这一特定温度则称夹点。冷物流冷物流——初始温度较低且需要加热的物流。热物流热物流——初始温度较高且需要冷却的物流。热容流率热容流率——工艺物流单位时间内每变化1K所发生的焓变，物流质量流率与比热容的乘积。1.基本概念光盘5-AspenEn

3、ergyAnalyzer2.温焓图（T-H图）工艺物流在温焓图上的表示特征：线段AB的斜率为物流热容流率的倒数；线段AB在T-H图中水平移动并不改变其对物流热特性的描述，因为水平移动时物流的初始和目标温度以及热量△H不变。BA△H光盘5-AspenEnergyAnalyzer冷、热物流在同一温焓图上的表示光盘5-AspenEnergyAnalyzer2.温焓图（T-H图）3.复合曲线对于多股冷、热物流的情况，需要将多股冷物流（或热物流）揉合成一条虚拟冷物流（或热物流），即复合曲线。构造复合曲线的方法：（1）首先把热过程物流分别标绘在T-H图上；

4、（2）然后分割成若干个温度区间；（3）在每个温度区间内把物流的热负荷累加起来，用一个虚拟物流代表；（4）将各温度区间的虚拟物流首尾相接。光盘5-AspenEnergyAnalyzer△H1△H2T0H复合曲线图构造图解光盘5-AspenEnergyAnalyzer3.复合曲线4.总复合曲线总复合曲线是由冷、热物流匹配作出的，在不同的温位，标出净热流量和该温段的温度值，连接这些点就构成了总复合曲线。夹点处净热负荷为零，夹点之上为热阱，夹点之下为热源。HT0夹点总复合曲线图光盘5-AspenEnergyAnalyzer§1.2夹点确定方法夹点确定的

5、方法主要有：图解法问题表格法光盘5-AspenEnergyAnalyzer1.图解法hcHT△Hc△Hh冷热复合曲线在H轴方向没有重合——过程的能量没有回收，全部用公用工程来进行冷却和加热。冷热复合曲线在H轴方向部分重合——过程的能量有部分回收△Hr，回收热量的程度由最小接近温差决定，其余部分用公用工程来进行冷却和加热。△Hr最小接近温差冷热复合曲线在某点重合——此时回收的热量最大，公用工程用量最小，但重合点的传热温差为零，所需的传热面积为无限大。光盘5-AspenEnergyAnalyzerhcT夹点重合部分——过程内部垂直换热，为节约能源。

6、△Hh△Hc△Hh——热公用工程用量△Hc——冷公用工程用量夹点下方-热源夹点上方-热阱光盘5-AspenEnergyAnalyzer1.图解法2.问题表格法当物流较多时，采用复合曲线很繁琐，且不够准确，此时用问题表格法计算较精确。问题表格法可以更深刻地理解夹点的实质及特性。光盘5-AspenEnergyAnalyzer（1）以垂直轴为温度的坐标，把各物流按其初温和终温标绘成有方向的垂直线。在标绘时，处于同一水平位置的冷、热物流之间刚好相差ΔTmin，这样就保证了热、冷物流间有ΔTmin的传热温差。基于所有冷、热物流的初温和终温作出的水平线将换

7、热网络划分成若干个子网络。问题表格法求解步骤：光盘5-AspenEnergyAnalyzer问题表格法求解步骤：（2）依次对每个子网络进行热量衡算。Dk=(∑CPk,c-∑CPk,h)(Tk-Tk+1)Ok=Ik-DkIk+1=OkDk——第k个子网络的赤字，表示该网络为满足热平衡时所需外加的净热量；Ik——由外界或其他子网络放出的热量；Ok——第k个子网络向外或其他子网络放出的热量；∑CPk,c——子网络k中包含的所有冷物流的热容流率之和；∑CPk,h——子网络k中包含的所有热物流的热容流率之和；k——子网络数目；Tk-Tk+1——子网络k的

8、温度间隔，用该间隔的热物流或冷物流温度之差均可。光盘5-AspenEnergyAnalyzer（3）确定换热网络夹点的位置和所需的最小热公用工程用量和