化工节能原理与技术5.ppt

1,化工节能原理与技术,北京化工大学 2014 . 3（春季学期）,2,第 2 章 节能的热力学,2.4 能量的 火用 计算,2. 4. 6 化学反应的最大有用功,稳定流动系统化学反应,结论：可逆定温系统作出的最大反应有用功等于系统自由焓的减少。 最大反应有用功是状态参数,3,第 2 章 节能的热力学,2. 6 装置的 火用效率和 火用损失系数 火用 效率 火用 效率反映了实际过程接近理想过程的程度，从能量的质来评价过程的 优劣。 例 2-11 试导出电热水器热效率与火用 效率的数学表达式。 设热水器绝热良好，通过器壁向环境散失的热量为0。并求当 t1 = t0 = 25 t = 50 时的热效率和火用 效率。,4,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 1 流体流动及流体输送机械 3. 1. 1 流体流动 降低 火用 损失采取的途径 解决好能耗减少与投资增大的矛盾,5,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 1 流体流动及流体输送机械 3. 1. 2 流体机械 提高流体机械本身的性能 在流体机械的运行方面，提高节能潜力 3.1.2.1 选用合适的流体机械,6,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 1 流体流动及流体输送机械 3. 1. 2 流体机械 3.1.2.1 选用合适的流体机械,7,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 1 流体流动及流体输送机械 3. 1. 2 流体机械 3.1.2.2 选用合适的流量 改变管路特性曲线：通过调节阀门的开度实现 改变离心泵特性曲线：改变转速、切削叶轮直径以及采用泵的串联或并联,8,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 1 流体流动及流体输送机械 3. 1. 2 流体机械 3.1.2.2 选用合适的流量,9,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 1 流体流动及流体输送机械 3. 1. 2 流体机械 3.1.2.2 选用合适的流量 改变管路特性曲线：通过调节阀门的开度实现 改变离心泵特性曲线：改变转速、切削叶轮直径以及采用泵的串联或并联 推荐的流量调节方式： （1）变频装置：负荷变化频繁且负荷变化大 （2）采用不同的泵：调节幅度大、时间长 （3）阀门调节：负荷变化频繁但负荷变化不大,10,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 2 换热 3. 2. 1 换热过程,PH TH,PL TL,11,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 2 换热 3. 2. 1 换热过程 温差传热引起的火用 损失：采用逆流换热、增大传热面积、强化传热以提 高传热系数。 流动阻力引起的火用 损失 作业：如何减少温差传热；如何减少流动阻力；从这两方面，总结出减少 火用 损失的措施,12,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 2 换热 3. 2. 2 设备和管道的保温 （1）管道,13,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 2 换热 3. 2. 2 设备和管道的保温 （2）平面壁,14,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 3 蒸发 蒸发的目的 （1）获得浓缩的溶液 （2）脱除溶剂，后续结晶 （3）脱除溶剂中的杂质 一侧为蒸汽冷凝，一侧为液体沸腾 生蒸汽（或加热蒸汽）：作为热源的水蒸汽 二次蒸汽：蒸发产生的蒸汽 二次蒸汽与生蒸汽温位不同： （1）传热需温差推动力 （2）溶液沸点升高 （溶质的存在）,15,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 3 蒸发 3.3.1 多效蒸发 多效蒸发的原理 每一个蒸发器称为一效，提高了生蒸汽的利用率 W: 蒸发出的水量 D: 加热蒸汽（生蒸汽）用量,16,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 3 蒸发 3.3.1 多效蒸发 多效蒸发的原理 每一个蒸发器称为一效，提高了生蒸汽的利用率,17,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 3 蒸发 3.3.1 多效蒸发 多效蒸发的生蒸汽利用率的提高是以降低其生产强度为代价获得的。 生产强度：通过单位传热面的传热速率表示,三效蒸发器,单效蒸发器,18,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 3 蒸发 3.3.1 多效蒸发 多效蒸发的生蒸汽利用率的提高是以降低其生产强度为代价获得的。 生产强度：通过单位传热面的传热速率表示 tT : 第一效加热蒸汽的温度 - 末效蒸发室压力下蒸汽的饱和温度 有效温度差：生蒸汽温度 溶液沸点 （单效） 温度差损失：溶液沸点（过热蒸汽） - 饱和蒸汽温度 （单效）,19,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 3 蒸发 3.3.1 多效蒸发 多效蒸发的生蒸汽利用率的提高是以降低其生产强度为代价获得的。 （1）并流加料,20,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 3 蒸发 3.3.1 多效蒸发 多效蒸发的生蒸汽利用率的提高是以降低其生产强度为代价获得的。 （2）逆流加料,21,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 3 蒸发 3.3.1 多效蒸发 多效蒸发的生蒸汽利用率的提高是以降低其生产强度为代价获得的。 （3）错流加料 ；（4）平流加料,22,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3. 3 蒸发