基于vc编程的换热网络综合软件设计

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1、第27卷第5期计算机与应用化学Vo1.27.No.52010年5月28日ComputersandAppliedChemistryMay,2010基于VC编程的换热网络综合软件设计张贝克,李文博,任丽静,马昕(1.北京化工大学信息科学与技术学院81号信箱,北京,100029;2.河北化工医药职业技术学院,河北,石家庄,050026)摘要:针对利用夹点技术设计换热网络时,计算时间长、强度大、过程复杂等特点,本文研究换热网络夹点技术,基于VC而设计夹点技术的换热网络综合软件。该软件可以根据冷、热物流相关数据,计算出系统所需要的冷、热公

2、用工程的数值;绘制出换热系统的组合曲线、全局温焓曲线以及热级联图。同时,该软件还可根据换热网络设计规则设计换热网络;找出热负荷回路以及热负荷路径,合并换热器,满足不同最优换热网络目标的要求。该软件可大量节省计算时间,减小计算强度,简化计算过程。关键词:换热网络;夹点技术;软件设计中图分类号:TQ015.9;TP391.9;06—39文献标识码:A文章编号:1001-4160(2010)05-605-6091引言线可以左右平移。物流线的斜率是物流的热熔流率(C),热熔流率越大,所含的热量就越多,物流线也越平缓。当今社会,能源的节约

3、、回收、合理利用,日益被人们关2.2组合曲线图注。在各生产行业中,化工企业的用能量尤为突出,而热交多股物流在相同的温度范围内可合并为一复合曲线。换过程是化工生产中的基本过程,所以换热网络是能量循环为了在图上标出焓值,需要为冷、热物流规定基准点。基准利用的重要子系统-2,16]。所谓换热网络就是将生产过程点可以任意选取,组合曲线绘制的过程如下:中需要冷却或加热的物流匹配换热器,形成交换网络,实现(1)对于热物流,取其中最低温度,设在时的=能源的回收利用,减少公用工程的用量。在化工生产中,相日。,以之作为基准点。从71开始向高温区移

4、动,计算每一个同的生产工艺,换热网络设计得越合理,则公用工程和换热区间上的积累焓,用积累焓对作图,得到热物流组合曲线。设备总费用越小,生产成本就越低。(2)对于冷物流,取其中最低温度T,设在T时的H=优化换热网络的方法很多,其中以Linnhof等为代表的。(>HH。),以此作为基准点。从r开始向高温区移动,夹点技术能揭示问题的本质,为计算换热网络系统最大可回计算每一个区问上的积累焓,用之对作图,得到冷物流组收热能,最小冷、热公用工程提供热力学理论基础,所以最常合曲线。用。但是夹点技术比较繁琐,计算量较大,且相关夹点2.3问题表格

5、法技术软件如Aspen、THEN、Hextran等专业性又很强,更受版问题表格法是夹点技术中最基本的计算方法”,权所限制,不便于推广J。因此,开发1个界面既简单友好计算步骤如下:且功能又强大的夹点技术软件非常必要。本文设计换热网(1)根据工程设计要求,确定冷、热物流之间允许的最络,综合一夹点技术软件的功能及界面,并举实例说明。小温差△Tm;;(2)将热物流的始温、终温减去最小温差再除以2即2夹点技术△r,m/2,将冷物流的始温、终温加上△。/2,然后将冷、热夹点技术以热力学第二定律作为理论基础,根据系统中物流的初始温度、目标温度

6、一起按大到小排序,分别用,,⋯,冷、热物流的温度条件及换热要求,从宏观角度分析换热系+表示,划分为n个温度区间;统,找出其中的“瓶颈”,及受其限制的换热系统中的最大(3)平衡每个温区的流股焓,以确定热量的净需求量:可回收热量和最小使用冷、热公用工程用量。D;:,一0=(—+)(∑F。一∑F)(1)2.1温焓图式中,D为区间的净热需求量;,为输入到第i个区间的热温焓图(T—H图)描述物流的热特性简单明了。其纵轴量。表示从第i一1个温区传递的热量,或表示从外部加为温度(单位K或℃),横轴为焓H(单位kW)-8]。物流热器获得的热量;

7、Q为从第i个温区输出的热量。这个量或的热量用横坐标2点之差的距离(即焓差AH)来表示,物流表示传递给第i+1个温区的热量,或表示传递给外部冷却收稿日期:2009-09-07;修回日期:2009.12-03作者简介:张贝克(1976一),男,浙江湖州人,博士,教授.通讯作者:马昕(1975一),女,辽宁沈阳人,博士,讲师,E—mail:simusafe@gmail.con计算机与应用化学2010,27(5)器的热量。终网络的总费用。(4)设第1个温区从外界输入的热量,。为零,则该温区(4)修改最小传热温差,重复步骤(1)~(3)。

8、的热量输出为:Q:,。一D=一D。根据温度区之间热量传经过计算,选总费用最小的方案作为最终换热网络,用递的特性,假定各温度区间与外界都不交换热量,则有:于施工。,I+。=Q(2)Q⋯:+一D⋯=Q一D(3)4换热网络软件综合设计利用上述关系,将算出的结果列入问题

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