化工分析與合成ppt課件 換熱網(wǎng)絡(luò)21－22

第四章第三節(jié)夾點設(shè)計夾點設(shè)計法的原則第一，應(yīng)該避免有熱流量通過夾點；第二，夾點上方應(yīng)該避免引入公用工程冷卻物流；第三，夾點下方應(yīng)該避免引入公用工程加熱物流。要先從夾點著手進行物流間匹配換熱的設(shè)計離開夾點后，允許設(shè)計者更靈活地選擇換熱方案，但應(yīng)當(dāng)遵循盡可能地減少換熱器設(shè)備個數(shù)的設(shè)計原則，以減少設(shè)備投資費用。夾點匹配夾點匹配可行性規(guī)則1對于夾點上方（熱端），熱物流（包括其分支物流）數(shù)目NH不大于冷物流書目NC，即：NH≤NC對于夾點下方（冷端），可行性規(guī)則1可描述為：熱物流（包括其分支物流）數(shù)目NH不小于冷物流書目NC，即：NH≥NC

。

（a）夾點上方的不可行匹配

（b）夾點上方的可行匹配（采用冷物流分支）（c）夾點上方的可行匹配（設(shè)置加熱器H）（a）夾點下方的不可行匹配

（b）夾點下方可行匹配（采用熱物流分支）

（c）夾點下方夾點處的可行匹配（設(shè)置冷卻器C）夾點匹配可行性規(guī)則2對于夾點上方，每一夾點匹配中熱物流（或其分支）的熱容流率要小于或等于冷物流（或其分支）的熱容流率，即FCp,H

≤FCp,C

。對于夾點下方，則上面的不等式變向，即FCp,H

≥FCp,C

。

（a）夾點之上可行的匹配（b）夾點之上不可行的匹配（a）夾點之下可行的匹配（b）夾點之下不可行的匹配物流間匹配換熱的經(jīng)驗規(guī)則經(jīng)驗規(guī)則1

選擇每個換熱器的熱負荷等于該匹配的冷、熱物流中熱負荷較大者，使之一次匹配換熱可以使一個物流（即熱負荷較大者）由初始溫度達到了終點，這樣的匹配，系統(tǒng)所需的換熱設(shè)備數(shù)目最小，減少了投資費。經(jīng)驗規(guī)則2

在考慮經(jīng)驗規(guī)則1的前提下，如有可能，應(yīng)盡量選擇熱容流率值相近的冷熱物流進行匹配，使得所選的換熱器在結(jié)構(gòu)上相對簡單、費用低些。例題如表一個換熱系統(tǒng)，指定熱、冷流股間允許的最小傳熱溫差△Tmin＝20℃。設(shè)計一個換熱網(wǎng)絡(luò)，其具有最大的熱回收。解：采用問題表格，確定出系統(tǒng)所需的最小熱、冷公用工程負荷分別為QH,min＝107.5kW，QC,min＝40kW；夾點處熱物流的溫度為90℃，冷物流溫度為70℃。物流標(biāo)號熱容流率kW/℃初始溫度℃終了溫度℃熱負荷kWH12.015060180H28.09060240C12.520125262.5C23.025100225問題表格0

12.5-12.560

82.5

-82.55300

165

135460

165

-105350

62.5

-12.5210

0

10

1子網(wǎng)熱量累積子網(wǎng)吸收熱量C1C2H1H2子網(wǎng)熱量累積子網(wǎng)放出熱量有外界供熱凈熱量累積子網(wǎng)凈熱量冷物流熱物流子網(wǎng)號01060123420420420150(145)1209060(45)(40)(130)125100(70)(40)2520062.5227.5392.5475487.5010-2.5-107.527.5-55-67.5107.5117.5105013552.540.0熱端的設(shè)計1熱端的設(shè)計2冷端的設(shè)計1冷端的設(shè)計2整體設(shè)計夾點設(shè)計法的步驟（1）選取最小溫差Tmin；（2）計算在Tmin下的最小公用工程量；（3）利用總合成曲線確定所需公用工程品位及其用量；（4）如果該問題有夾點，將其從夾點處分為兩部分（子問題）分別處理。夾點以上只需要加熱流股，夾點以下只需要冷卻流股。（5）估計不同部分的換熱器數(shù)量為N－1，N為每一部分的流股數(shù)（包括公用工程物流）；（6）生成網(wǎng)絡(luò)，對每個子問題，先從夾點開始設(shè)計，采用夾點匹配可行性規(guī)則及經(jīng)驗規(guī)則，決定物流間匹配換熱的選擇以及物流是否需要分支。即夾點以上遵循NH≤NC，CPH≤CPC；夾點以遵循NH≥NC，CPH≥CPC。（7）去除熱量循環(huán)。例題一過程系統(tǒng)含有的工藝物流為2個熱物流及2個冷物流。選熱、冷物流間最小允許傳熱溫差?Tmin＝10℃。設(shè)計一個換熱網(wǎng)絡(luò)，其具有最大的熱回收。物流號溫度℃熱容流率kW/℃熱負荷kW初始終了H1160938.79588.9H224913810.551171.1C1601607.62762.0C21162606.08875.5子網(wǎng)號熱物流冷物流子網(wǎng)凈熱量凈熱量累積有外界供熱子網(wǎng)放出熱量子網(wǎng)熱量累積H1H2C1C2子網(wǎng)吸收熱量子網(wǎng)熱量累積1234567

(270)249(170)160138(126)93(70)260(239)160(150)(128)116(83)600833.5105.5425.5105.5290.10問題表格00833.5939.01364.51470.01760.01760.0127.7480.3137.0301.4164.4251.5175.30127.7608.0745.01064.41210.8