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1、研究与探讨换热网络优化设计的研究进展董其伍,刘敏珊,谢伟(郑州大学热能工程研究中心,河南郑州450002)摘要:换热网络优化是化工生产中常遇到的一类问题,综述了换热网络优化设计的三种基本方法,分别指出了夹点技术、数学规划法和经济分析法的基本原理、应用领域、优缺点及其在国内外的发展状况,并对其作了展望,注重更接近于工程实际的考虑。关键词:换热网络;优化;进展;动态特性中图分类号:TK172文献标识码:A文章编号:1004-3950(2005)06-0015-05Researchanddevelopmentofoptimumdesignforheatexchangernetwo
2、rksDONGQi2wu,LIUMin2shan,XIEWei(HeatEnergyEngineeringResearchCenterofZhengzhouUniversity,Zhengzhou450002,China)Abstract:Optimumdesignofheatexchangernetworks(HEN)isakindofproblemfrequentlyoccurredinproductionofchemicalindustries.Inthisarticle,threefundamentalmethodsofoptimumdesignofHENaresu
3、mmarized.Basicprin2ciples,applicationfields,advantagesandshortcomings,domesticandforeigndevelopmentsofpinchpointtechnology,mathematicsprogrammingmethodandexergyeconomicanalysismethodarepointedout.ThisarticlehasafurtherviewonHENandemphasizesconsiderationonHENofapproachingactualprojects.Keyw
4、ords:heatexchangernetworks(HEN);optimumdesign;development;dynamicbehaviour换热器广泛地应用在化学、电力、制药等许多括总结,并对其发展方向作出展望。行业中,生产实践中人们发现:虽然单个换热器的1换热网络优化设计方法效率较高,但它进入一个大型换热网络之后换热效率有时并不理想。于是1965年Hwa在美国化学工1.1用夹点技术设计换热网络[1]程师协会上首次提出了换热网络的最优化问题。1978年末,BodoLinnhoff等人首先提出了过化工生产中,一些物流需要加热,一些物流需程换热网络中描述能量流的一种新方
5、法,这种方[4、5]要冷却,我们希望合理匹配物流,充分利用热物流法引入了热力学概念,叫做“过程综合”。去加热冷物流,尽可能地减少公用工程加热和冷1983年Linnhoff和Hindmarsh把这一概念表达为[6]却负荷,以提高系统的热回收能力和投资费用。夹点(PinchPoint)技术。夹点技术以热力学为换热网络的主要作用就是在各种条件允许的情况基础,从宏观的角度分析过程系统中能量流沿温下,尽可能经济地回收所有过程物流的有效能量,度的分布,从中发现系统用能的“瓶颈”,并给以[7]以减少公用工程的耗能量。解“瓶颈”的一种方法。夹点技术把最大的能1981年Nishida等人对换
6、热网络的早期进展量回收和夹点温度通过最小温差联系起来,使换[2]做了综述,1988年Gundersen和Naess通过进热网络优化在理论和工程设计中取得突破性进一步对200多篇文献的论述,系统地回顾了基于展,并已被广泛地应用于工业生产中。热力学原理和启发式规则的综合方法以及基于数用夹点技术设计换热网络的基本思想是:从[3]学规划法的综合方法。本文参考国内外的文最大能量回收出发,建立一个初始网络,然后根据献资料,对热力系统换热网络优化的方法进行概设备费用和能量费用的协调,对初始网络进行修收稿日期:2005-06-13作者简介:董其伍(1941-),男,浙江鄞县人,教授,博士生
7、导师,主要从事传热装备及系统的模拟优化与综合方面的研究。2005⑥能源工程-lz-研究与探讨正,从而得到一个最佳的换热网络结构。改,因此得到的网络往往比夹点法设计的简单。夹点位置的确定可以用T2H图法或问题表所谓双温差法就是采用两种温差,即网络热回收[8]格法,Huang和Elshout于1976年提出了在温-的传热温差(HRAT),以及(划分温度段温差)焓图(T2H图)上分别将换热网络中所有冷、热物TIAT=(换热器允许的最小传热温差)EMAT。代流按照温度高低顺序首尾相接画出各自的温度-表方法有:伪夹点设计法、
