换热夹点技术基础ppt课件

1、第四章夹点技术的基础理论，夹点技术：基于热力学，分析工艺系统中的能量流沿温度分布，给出系统发现使用能量的“瓶颈”，消除瓶颈的方法。 1978年，Linnhoff首次提出了热交换网络的温度握持问题。4.1工艺系统的把手及其意义4.1.1 T-H图(温-焓图)、Wcp-热容量流量、线段AB有两个特征。 将不同物流的T-H图上的曲线、4.1.2复合曲线、系统物流结合起来，进行流程冷热物流的合理匹配。 组合方法：组合曲线的结构过程，例题：构建三种冷物流，组合曲线。 在4.1.3t-h图中描述把手时，等于p点温度的热流体部位和等于q点温度的冷流体部位都是把手。 热流体的抓地温度和冷流体的抓地温度只有Tm

2、in不同。 两曲线的垂直距离=Tmin，把手描述得到的信息： (1)工艺系统的最小传热温度差，把手部的传热温度差最小，(2)最小的公共工程加热负荷QH，min，(3)最小的公共工程冷却负荷QC，min，(4)系统最大的热回收量QR，max (5) 把手把系统分为热端和冷端，热端在把手温度以上，用共同的工序加热即可(热阱)。 冷端低于夹点温度，只需要冷却(热源)。 把手温差的影响：tmin大，QH、min、QC、min大，QR、max小，合适的tmin是总费用最低的最佳值。 5.1.4用问题表法确定把手热级联：各机组是由类似的传热过程组成的级联结构。 各级相当于一个子网，第k级的热平衡(k=1、

3、2、3、4、k )输出=输入-赤字ok=ikk-dxk=(CPC -cph ) (tnk-TN k1 )，热级联-虚拟结构，相同温度的物流集中在同一级例5-2的流程系统包含的流程物流是两个热物流和两个冷物流，给出的数据如表5-2所示，选择热、冷物流间的最小允许传热温差Tmin=20 ，尝试确定该流程系统的抓地位置。 表5-2例5-2的物流数据、子网的分割、问题表(1) :做法：对子网进行热平衡计算：ok=ikk-dkk=(CPC -cph ) (tkk-tk k1 ) k=1(温度间隔150145) D1=(0-2) (150-145 i1=0(无外部输入) O1=I 1 - D 1=0 -(

4、-10)=10 O1是正值，剩馀热量被供给到子网1(SN1)中，k=2(温度间隔145120) d2=(2.5-2) (145-120 )=12.5 O2=I 2 - D 2=10 - 12.5=-2.5 O2为负值，表示子网2(SN2)只能向子网3(SN3)供给负的剩馀热量(即，子网3需要向子网2供给热量，但不能)。 k=6，(温度间隔2520 ) D 6=2.5 (25-20)=12.5 (加号表示热量不足12.5 kw ) i6=o5=-55子网5 (SN5 )被供给到没有剩馀热量的子网6 (SN6 )。 O6=I 6 - D6=-55 - 12.5=-67.5 O6为负值，表示子网6(

5、SN6)的热量不足，无法达到规定的传热要求。问题表2、流程分析：消除I或o负值的方法：导入通用工程的加热负载，I1=各子网得到最小负值的绝对值(107.5 ) :结果： O3=0，把手为I1=QH，min=107.5 kW (最小通用工程的加热负载) O6=Qc min=40kW (最小通用工程冷却负荷)把手特征：把手系统的热温差最小，等于T min的把手处的热流量为0 .把手位于子网3(SN3 )和子网4(SN4 )之间，把手处的热流温度为90 ，制冷剂温度为70 ，把手改变最小传热温差T min=15，结果如下：问题表(2)，结果比较：5.1.5把手的意思，(1)把手，系统的传热温差最小(

6、等于T min )，系统用能量颈位置； (2)把手的热流量为0，把手把系统分为热端和冷端两个子系统，热端在把手温度以上，共同工程加热(热阱)冷端在把手温度以下，只需共同工程冷却(热源) (3)一定的T min 系统最小的通用工程加热负荷QH min和系统最小的通用工程冷却负荷QQmin，以及系统最大的热回收量QR、max确定了(4)把手处的温差的影响tmin大，QH，min，QQmin大，QR，max小。 适当的T min是一个课题，一般根据经验选择。 (1)热量穿不过把手，(2)把手上不能设置公共工程的冷却，(3)把手下不能设置公共工程的加热，系统有最低公共工程的消费和最大热回收的原则： 5

7、.2精确确定工艺系统的把手位置5.2.1精确确定把手位置操作型把手计算操作型(模拟型)把手计算：确定现有工艺系统中热流量的温度分布，热流量等于零的地方是把手。 方法：采用单一T min (或HRAT、heatrecoveryapproachtemperature )，确定把手位置的计算步骤如下： (1)收集工艺系统中的热、冷却物流数据，确定热容量流量、初温、终温等选择最小允许传热温差的初始值tlin，用5.1.4节介绍的问题表法确定把手位置，得到系统所需的热、冷最小通用工程负荷QH、min、QQmin (3) qh、min、qqmin与现有工艺系统所需的热、冷公共工程负荷一致方法2 :用现场各

8、物流间匹配热交换的实际传热温差进行计算。 物流间传热温差值T min，即平均传热温差： (2)决定各物流的虚拟温度，热物流虚拟初始温度=实际的初始温度-热物流虚拟目标温度=实际的目标温度-冷物流虚拟目标温度=P123 例5-3是工艺系统中热流量沿温度分配的，即总组合曲线如图所示，夹点温度1050C、5.2.2合理地设计夹点位置设计型夹点计算设计型夹点计算：各物流间匹配热交换的热温度优化物流流程参数，得到合理流程系统中热流量沿温度分布，减轻公共工程负荷，达到节能目的。 如何确定各物流的适当传热温差贡献值，改善抓地性？ 有一个热井(或热源)和多个热源(或热井)，满足第i-i台热交换器。多个热源和多

9、口热井的匹配热交换：找到第j-j个物流，参照物流r后：确定每个物流的传热温差贡献值后，按5.2.1节中介绍的操作型抓地计算顺序进行抓地计算，确定改善的抓地位置，进行热回收系统的设计。 5.3工艺系统综合组合曲线综合组合曲线-t-h图中工艺系统热流量沿温度分布，热流量为零处为把手。5.3.1总组合曲线的绘制，(1)根据问题表法计算的结果绘制，根据问题表(3)绘制总组合曲线：5 . (2)建立了总组合曲线，使总组合曲线的绘制、抓地计算程序、5.4多抓地问题、逆抓地CK抓地1和抓地2之间的寒冷、热物流组合曲线之间的温差最大。 处理方法：分成多个单抓问题，一个一个地处理。 特征：第一个握柄问题的握柄上

10、(即第二段)，不需要热通用工程。 在第二个把手问题的把手下(第三段)，不需要冷却共同的工序。 “抓地区”-第一抓地和第二抓地之间的热、冷物流之间的匹配热交换应该遵循不能导入热、冷公共工程物流的综合原则。 5.5无把手-门限问题-过程系统只需要公共工程物流。 (a )仅冷却共同工程即可(b )仅冷却共同工程，最小的传热温度差位于冷物流组合曲线的左端e，(c )仅加热公共工程即可(d )加热共同工程，最小传热温度差位于热物流组合曲线的左端a，情况(b): (1)增大热冷物流间的传热温度差， 冷物流组合曲线向右移动到efg，点DG在同一垂线上，还只是冷却共同工程，冷却负荷的大小不变，并且：(2)继续

11、增大传热温差，冷物流组合曲线向右移动到efg”，从阈值问题出发阈值问题，阈值温度差：从阈值问题到抓地问题的温度差。 设计时热、冷物流间匹配热交换的最小允许传热温差等于阈值温差，此时传热温差最大，减少总传热面积，且不增加公共工程负荷。 5.6平衡的综合组合曲线在选择公共工程的类型、温度和负荷的同时，还能确定公共工程流股和流程流股的最佳匹配流程，用于现有装置的能源状况的诊断和调整处理。 5.6.1公共工程综合组合曲线，5.6.2平衡综合组合曲线描述了整个系统公共工程流股与过程流股之间可以匹配的温度和负荷，5.6.3平衡综合组合曲线的应用，满足过程要求、考虑减少公共工程握柄I燃料使用量限制，进一步减少加热蒸汽量： dd”发生