换热夹点技术基础.ppt

第四章夹点技术的基础理论4.1过程系统的夹点及其意义4.1.1T-H图(温-焓图)不同物流在T-H图上的标绘：4.1.2组合曲线(Compositecurve)例题：三个冷物流，构造组合曲线。4.1.3在T-H图上描述夹点夹点描述所得信息：适宜的ΔTmin是总费用最低的优化值。5.1.4用问题表格法确定夹点热级联：每个单元都是相似的传热过程组成的串级结构。每一级相当于一个子网络例5-2一过程系统含有的工艺物流为2个热物流及2个冷物流，给定的数据列于表5-2中，并选热、冷物流间最小允许传热温差△Tmin=20℃,试确定该过程系统的夹点位置。子网络的分割，问题表格(1)：做法：对子网络进行热衡算：k=2，（温度间隔为145～120℃)D2=（2.5－2)×(145－120)=12.5（正号表示有热量赤字12.5kW）I2=O1=10子网络1(SN1)的剩余热量供给了子网络2(SN2)。O2=I2－D2=10－12.5=－2.5O2为负值，说明子网络2(SN2)只能向子网络3(SN3)提供负的剩余热量（即需要子网络3向子网络2供给热量，但这是不可能的）。k=6，（温度间隔为25～20℃)D6=2.5×(25－20)=12.5（正号表示有热量赤字12.5kW）I6=O5=－55子网络5(SN5)无剩余热量供给了子网络6(SN6)。O6=I6－D6=－55－12.5=－67.5O6为负值，说明子网络6(SN6)热量不够，无法达到规定的传热要求。问题表格2过程分析：消除I或O的负值，方法：引入公用工程加热负荷使I1=各子网络中最小负数的绝对值（107.5)得：结果:O3=0,在夹点处I1=QH,min＝107.5kW（最小公用工程加热负荷）O6=Qc,min＝40kW(最小公用工程冷却负荷）夹点特征：夹点处系统传热温差最小，等于ΔTmin；夹点处热流量等于0.夹点介于子网络3(SN3）和子网络4(SN4)之间，夹点处热流体温度90℃，冷流体温度70℃，夹点温度（界面虚拟温度）80℃。若改变最小传热温差ΔTmin＝15℃，则结果如下：问题表格（2）结果比较：5.1.5夹点的意义(1)热量不能穿透夹点5.2准确地确定过程系统的夹点位置5.2.1准确地确定夹点位置—操作型夹点计算操作型（模拟型）夹点计算：确定现有过程系统中热流量沿温度的分布，热流量等于零处即为夹点。方法一:采用单一的ΔTmin（或HRAT，HeatRecoveryApproachTemperature)，确定夹点位置的计算步骤如下：（1）收集过程系统中热、冷物流数据，包括其热容流率、初温、终温等；（2）选择一最小允许的传热温差初值ΔTmin，按5.1.4节介绍的问题表格法确定夹点位置，并得到系统所需的热、冷最小公用工程负荷QH,min、QCmin；（3）修正ΔTmin，直至QH,min、QCmin与现有过程系统所需的热、冷公用工程负荷相符，此时即确定了该过程系统的夹点位置。方法二：采用现场过程中各物流间匹配换热的实际传热温差进行计算。物流间传热温差值ΔTmin，即平均传热温差：（2）确定各物流的虚拟温度P123[例5-3]作出过程系统中热流量沿温度的分配，即总组合曲线如图所示：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：改进各物流间匹配换热的传热温差以及对物流工艺参数进行调优，以得到合理的过程系统中热流量沿温度的分布，从而减小公用工程负荷，达到节能的目的。如何确定各物流适宜的传热温差贡献值，从而改善夹点？具有一个热阱（或热源）和多个热源（或热阱），满足：5.3过程系统的总组合曲线总组合曲线—在T—H图上描述过程系统中的热流量沿温度的分布，热流量为零处就是夹点。物流标号虚拟初始温度/℃虚拟目标温度/℃表5-12问题表格(1)子网络赤字序号Dk/kWIkOkIkOk735303522.5按问题表格（3）标绘总组合曲线：夹点计算程序5.4多夹点问题逆夹点CK—夹点1与夹点2间冷、热物流组合曲线间温差最大处。5.5无夹点—门槛问题门槛问题—一过程系统只需要一种公用工程物流。（c）只需要加热公用工程；情况（b）：（1）增大热、冷物流间的传热温差，冷物流组合曲线向右移至E’F’G’，点D、G’在同一垂线上，仍只需要冷却公用工程，且冷却负荷大小不变，且：门槛温度差：由门槛问题转变为夹点问题的温度差。5.6.1公用工程总组合曲线5.6.2平衡的总组合曲线5.6.3平衡的总组合曲线的应用进一步考虑减少加热蒸汽量：D’D”冷、热公用工程负荷分别都减小了