第6章-分离序列中和PPT课件.ppt

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1、第6章换热器网络的综合换热器网络综合：确定具有最小设备投资，最小操作费用，能达到过程要求的换热器网络结构。具有可控性、稳定性和可操作性。方法：夹点设计法有效能法温度间隔法热力学温差贡献法数学规划法应用软件：ADVENT,HEXTRAN,INTERHEAT,MAGNETS,RESHEX及SUPERTRAGET等。1.换热器网络设计步骤：（1）选择工艺流股和公用工程流股;（2）确定经济合理的夹点温差和公用工程用量;（3）综合出初步的候选换热网络；（4）将候选网络优化成最好的换热网络;（5）对换热器进行详细设计;（6）模拟计算，进行技术

2、经济评价和系统操作性分析，对结果不满意，返回第（2）步，直至满意。不同的综合方法，体现在（2）、（3）步。2.6.1根据温-焓图综合换热器网络6.1.1温-焓图冷、热物流匹配及对应的换热器网络结构：3.过程物流在T-H图上的标绘：4.组合曲线的构造过程：5.6.1.2热力学最小传热面积网络的综合（1）传热过程的有效能分析过程物流比热容为常数，则系统有效能损失：推导过程：传热过程温差愈大，过程的不可逆程度越大，有效能损失越大。高温流体有效能的减少为：6.低温流体有效能的增加：传热过程中有效能的损失：高温流体的热力学平均温度：低温流体

3、的热力学平均温度：7.高温流体放出的热量：低温流体吸收的热量：8.又则：由此，对于多个热、冷物流的换热系统，有效能损失为：结论：①给定输入温度Tki、tji的换热系统，使冷物流的输出温度tje最大，热物流的输出温度Tke最小，则系统有效能的损失最小。9.②传热温差愈小，过程不可逆性愈小，有效能损失愈小，但要求较大的热交换面积。③换热系统物流的质量流量及输入、输出温度一定时，有效能损失不随热交换网络的变化而变化。④处于热力学平衡状态的过程物流相混合，则不存在有效能的损失。⑤应合理分配每个换热器的有效能损失，使热交换面积的总和最小。⑥

4、逆流热交换器有效能的损失比并流热交换器为小，因为并流热交换是一个固有的不可逆过程。10.（2）热力学最小传热面积网络的综合根据有效能分析，在T-H图上合理分配传热温差及热负荷，实现冷热流体的逆流分配，得到满足要求的热力学最小面积网络。具体步骤：①搜集物流数据流量、温度、比热容、汽化热等；②构造冷、热物流的组合曲线；③调整冷热物流的组合曲线，使得最小传热温差不小于指定值；④划分温度间隔区间，进行物流匹配。具体作法说明：11.12.（1）构造组合曲线（2）划分温度间隔，进行物流匹配（3）对应的换热网络13.6.1.3热力学最小传热面积

5、网络的改进(1)应使各换热器的值相近。（2）减少物流的分支与混合，并把小负荷换热器合并到相邻的换热器上。但应当尽可能接近最小传热面积网络时的温度关系，使所需增加的传热面积不致太多。6.2夹点设计法夹点设计法的基本原则：(1)应该避免有热流量通过夹点；(2)夹点上方避免引入公用工程冷却物流；(3)夹点下方避免引入公用工程加热物流。违背以上三条，就会增大公用工程负荷及相应的设备投资。14.6.2.1夹点处物流间匹配换热的可行性规则夹点匹配：指冷、热物流同时有一端直接与夹点相同，即同一端具有夹点处的温度。夹点匹配非夹点匹配夹点匹配非夹点

6、匹配15.可行性规则：规则1对于夹点上方，热工艺物流（包括其分支物流）的数目NH不大于冷工艺物流（包括其分支物流）数目NC，即：C5C4H2H1(a)H3312(a)热端夹点处不可行的匹配(b)热端夹点处的可行匹配（采用冷物流分支）(c)热端夹点处的可行匹配（采用设置加热器H)312(b)C4C3H1（C）H2C5H2116.[90-(80+dT4)]或[90-(80+dT5)]均小于Tmin,只好采用公用工程冷却物流,违反基本原则217.对于夹点下方，热工艺物流（包括其分支物流）数目NH不小于冷工艺物流（包括其分支物流）的数目

7、NC,即：C4C3H1H2C5（d）1（d）冷端夹点处不可行的匹配（e）可行的匹配采用热物流分支（f）可行的匹配设置冷却器C312(e)C4H3H1（f）H2C5C2118.[(90-dT1)-80]或[(90-dT2)-80]均小于Tmin,只好采用公用工程加热物流,违反基本原则319.规则2夹点上方，每一夹点匹配中热物流的热容流率CPH小于或等于冷物流的热容量流率CPC,即：CPH≤CPC夹点下方，每一夹点匹配中热物流的热容流率CPH大于或等于冷物流的热容量流率CPC,即：CPH≥CPC规则2保证了夹点匹配中的传热温差不小于

8、允许的最小传热温差Tmin。离开夹点后，由于物流间的传热温差都增大了，所以不一定遵循该规则。20.（a)夹点之上，可行的夹点匹配；（b)夹点之上，不可行的夹点匹配。21.（a)夹点之下，可行的夹点匹配。CPHCPC（b)夹点之下，不可行的夹点匹