第八章 换热网络综合.ppt

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1、第八章换热网络综合主要内容一、夹点技术的理论基础过程系统的夹点及其意义过程系统夹点的准确确定多夹点问题与无夹点问题二、换热网络的综合夹点设计法换热器网络的调优其他方法8.1过程系统的夹点及其意义一、温-焓图与夹点1.假设流股1需要被冷却，流股2需要被加热两流股在各自操作的温度区间内热容不随温度变化THTH1TH2冷热流体的T-H图2.T-H图的水平平移TH性质流股T-H直线的平移不改变流股的初始、中止温度与交换焓的值3.两股工艺物流的换热设计原则共用工程消耗最少传热温差必须始终高于最低值ΔTminTH12热流冷流8.1过程系统的夹点及其意义THΔ

2、T=ΔTminTHΔT>ΔTmin当最终传热温差高于ΔTmin时，热能未被充分回收当最终传热温差等于ΔTmin时，热能被充分回收夹点温度两物流曲线水平靠近可降低最终传热温差，提高热能回收率夹点8.1过程系统的夹点及其意义THΔT=ΔTmin8.1过程系统的夹点及其意义夹点的意义夹点上方无需公用工程冷却夹点下方无需公用工程加热夹点处无换热公用工程最省的换热方案换热器TH,PTH,0TC,0TC,2工艺流股热交换完毕后，用公用工程满足最后要求夹点一定存在？多股流股怎么办？无夹点情况-门槛问题TH12只需公用工程冷却TH12只需公用工程加热最低传热温差

3、皆高于ΔTminTH12提高传热温差门槛温差水平右移冷流股致当前位置，再右移则增加公用工程消耗。门槛温差的意义？8.1过程系统的夹点及其意义4.T-H图的组合曲线THTH组合曲线意义组合曲线将多股流股的热量需求表现在一条折线上TH组合曲线的特殊情况8.1过程系统的夹点及其意义多股流股的组合曲线构造TH通常将过程系统的全部工艺热流组合成一条折线，全部工艺冷流组合成另外一条折线，随后进行夹点分析。二、T-H图确定过程系统夹点8.1过程系统的夹点及其意义THABCDPQ夹点夹点上方夹点下方依据该图可设计换热方案夹点上方为热阱夹点下方为热源ΔTmin的选

4、取最小传热温差对费用的影响ΔTmin是一个待优化的决策变量，通常经过试差选取。8.2过程系统夹点的准确确定例一个过程系统含2个工艺热流和2个工艺冷流，给定它们数据如下表，选取最小传热温差ΔTmin=20°C，试确定该过程系统的夹点位置。流股标号热容流率CP/(kW/°C)初始温度Ts/°C目标温度Tt/°C热负荷Q/kwH12.015060180.0H28.09060240.0C12.520125262.5C23.025100225.08.2过程系统夹点的准确确定–问题表格法（1）根据冷热物流数据划分出子换热网络。2012525100150609

5、0SN1SN2SN3SN4SN5SN61451207040100C1C2H1H262.55016516582.512.5吸热放热需热6030000-1012.5105-13582.512.5对下传热10-2.5-107.527.5-55-67.5物理意义？8.2过程系统夹点的准确确定–问题表格法（2）列表给出各子网络热量衡算结果子网络需热接受热对下传热SN1-10.0010.0SN212.510.0-2.5SN3105.0-2.5-107.5SN4-135.0-107.527.5SN582.527.5-55.0SN612.5-55.0-67.5热

6、量不能由低温度区间的子网络传给高温度区间的子网络。（3）引入公用工程，并给出各网络热量新的衡算结果8.2过程系统夹点的准确确定–问题表格法20125251001506090SN1SN2SN3SN4SN5SN61451207040C1C2H1H2需热-1012.5105-13582.512.5对下传热10-2.5-107.527.5-55-67.5从热公用工程引入107.5真实对下传热117.5105013552.540用冷公用工程消耗40子网络需热接受热对下传热SN1-10.0107.5117.5SN212.5117.5105SN3105.010

7、50SN4-135.00135.0SN582.5135.052.5SN612.552.5408.2过程系统夹点的准确确定–问题表格法（4）列表表示引入公用工程后各网络热量新的衡算结果没有热量交换的子网络之间即存在夹点热、冷端的夹点温度各是多少？8.2过程系统夹点的准确确定–问题表格法热级联图10-2.5-107.527.5-55-67.5夹点SN1SN2SN3SN4SN5SN6117.5105013552.540SN1SN2SN3SN4SN5SN60kW热阱热源8.2过程系统夹点的准确确定–问题表格法公用工程的设计原则夹点处不该有热流量热阱只能引

8、入热公用工程热源只能引入冷公用工程夹点的意义夹点处冷、热物流间传热温差最小，且无热流量夹点处过程系统的热流量为0夹点上方为热阱，下方为热