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1、低温与超导制冷技术Cryo.&Supercond.第37卷第5期RefrigerationVo.l37No.5换热器的综合火用效率分析张丹,李菊香,陶汉中(南京工业大学能源学院,南京210009)摘要:利用火用分析的方法对换热器进行了性能分析,推导出了综合评价换热器性能的公式;并以芳烃生产工艺中制苯工段的换热器为实例进行了具体的火用效率分析,得出了换热器的火用效率、单位面积的火用收益、火用损失及综合性能评价指标。结果表明:流体发生相变的换热器的性能要优于单相流体换热器的性能。关键词:火用分析;火用效率;换热器;芳烃制苯Completeexerg
2、yefficiencyanalysisonheatexchangersZhangDan,LiJuxiang,TaoHanzhong(CollegeofEnergy,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing210009,China)Abstract:Performanceanalysiswastakenforheatexchangerswiththemethodofexergyanalysis.Theformulaforcompletelyevaluatingheatexchangerswasfiguredout.En
3、ergyutilizationanalysiswastakenforheatexchangersofbenzeneproductioninproducingofaromatichydrocarbon,andexergyefficiency,exergyloss,exergybenefitpersquaremeterandthenewindicatorwerederived.Theresultsshowedheatexchangerswithfluidphasechangehadbetterperformancethanthoseofsinglephas
4、efluid.Keywords:Exergyanalysis,Exergyefficiency,Heatexchanger,Benzeneproducinginaromatichydrocarbon即由于随传热单元数的变化规律对不同流型的换1引言热器有所不同,而且随冷热流体的热容量比存在[4]波动性,可见无因次熵产数的变化规律性较换热器是能量系统中应用最为广泛的单元设差。而单纯的火用效率分析法虽然能够对各种热力备之一,其性能的优劣将直接影响到整个系统的过程和循环的热力学不完善性进行分析,并且由[4]能量利用。对换热器进行全面合理的评价,对于于火用效率
5、随传热单元数呈现单调递增,又随冷、热流体的热容量增大最后趋于某个极限值改进系统的用能过程、降低能量消耗和原材料消(即存在火用效率的最大值),火用效率分析法的理论耗具有重要的意义。早期对换热设备的评价是基发展迄今为止已基本完善,在能源管理、石油化于热力学第一定律,如采用以总传热系数K、压力工、热能动力、制冷技术等领域得到了广泛的应降P、传热有效度、传热单元数等热力性能参用,但是,在整个评价过程中的经济性指标不够明数构成的评价体系,这种早期的评价体系直观简显。苯作为重要的有机化工产品,其生产和消费单,但由于只从能量利用的量的方面评价了换热[5]无论在国
6、内还是在国外都占有重要的位置。[1]设备的性能,忽略了能量的品质在转换过程中在芳烃制苯工段中,换热器的数量占了较大的比的变化,因而非常片面,不能体现出换热过程的不例,大约为37%,其重要性显而易见。因此本文可逆性和火用损失的具体环节。为了弥补这个缺将结合制苯工段的具体的换热器采用包含经济性陷,后又出现了以热力学第二定律为基础并结合指标的火用效率分析法对换热器进行综合性能评价,热力学第一定律的评价方法,其中常见的有火用效通过分析找出能量损失的关键点,为优化制苯工段[2][3]率和无因次熵产数Ns两种分析方法。这的换热器的设计和提高热利用效率提供重要的理两
7、种方法都反映出了换热器中传热过程的不可逆论基础。性,但是无因次熵产数的分析法存在另外的缺陷,收稿日期:2009-03-30作者简介:张丹(1986-),男,在读硕士研究生。第5期制冷技术Refrigeration732换热器的火用分析T0E1=(1-)Q(5)Th换热器中流体相态的不同,使得换热器体现冷流体的热量火用,即火用的增加量为:出不同的效率特性,因而须采用不同的分析方法。T0对于流体在其中发生相变的换热器来说,换热过E2=(1-)Q(6)Tc程中流体的温度始终是饱和温度而不发生变化
8、,其中Th,Tc分别表示热流体和冷流体的定性并且在换热过程中又涉及到了相变潜热,此类换温度;Q
