2006化工系统综合与优化2-能量集成1-.ppt

一、 概论

二、 换热网络综合简介

三、 夹点理论

四、 换热网络综合的目标

五、 最优夹点温差确实定

六、 夹点制定方法

七、 调优合并换热器

八、 多级公用工程;;节能的意义

能量系统的范畴

节能潜力分析

节能的施行

节能的研究方法

过程系统节能技术的发展

热力学基础;1、节能的意义;2、能量系统的范畴;过程系统框图;3、节能潜力分析;130oC;4、节能的施行;5、节能的研究方法;热力学方法;数学规划法;人工智能方法; 这三类方法是互相结合，互相渗透的，常是以某一方法为主，再辅以其它方法。例如以热力学方法确定能量系统的基本流程结构，以此为基础，再以数学规划法求得某些关键制定参数的优化值，对这样的结果再依据专家的经验合计假设干工程实际条件加以调整，以得到符合实际的优化方案。;6、过程系统节能技术的发展;7、热力学基础;二、换热网络综合简介; 进展：

Whistler1948年以T-H图表示换热过程，Hwa(1965)以后开始研究换热组合问题，此后分为四个阶段：

〔1〕Hohmann〔1971〕的开创性工作：

两个目标：最小公用工程

最小单元数;〔2〕早期的方法：

Lee分枝界限法〔1970〕，Nishida〔1971〕热谱图法，Pho(1973)树搜索法， Ponton〔1974〕直观推断法。逐步被淘汰

〔3〕Linnhoff夹点理论〔1979)

〔4〕Grossmann〔1980’s〕数学规划法

超结构概念;2、网络的表达：

三种方法＋热容图〔不常用〕

流程图

温焓图

栅格图

;流程图;130oC;温焓图;4TC2问题的物流温焓线;4TC2问题的物流温焓线;栅格图; 还有一种热容图，使用不多。

对换热网络的分析综合，多用温焓图和栅格图来表示。但工程制定中则多用流程图表示。;三、夹点理论;(a);图4-8组合温焓线;2、夹点分析的问题表(ProblemTable)法

问题表的构建

〔1〕按各物流的入口、出口温度分成假设干温度区间。每一区间热物流比冷物流温度高?Tmin，以确保区间内冷热物流的温差要求。

〔2〕计算温度区间内的热平衡，以确定此区间内所必需的加热量和冷却量，按所必需外加热量计算。

〔3〕各温度区间之间可有自上而下的热量流通，但不能有逆向热量流通。

〔4〕为确保各温度区???之间的热通量≥0，依据级联计算，所必需由外界加入的最小热量，即为最小加热公用工程用量，而由最后的一个温度区间流出的热量，即为最小冷却公用工程用量。

〔5〕温度区间之间的热通量为零处，即为夹点。;问题表的计算

;累积热量表示外界输入加热公用工程量为零时，各温度区间之间的热通量。即：

热量输出＝热量输入－?H

区间3、4之间热通量为零，夹点〔热流温度90℃，冷流温度70℃，平均80℃〕;-10;3、夹点的意义

夹点上下的热通量是零。夹点上是热端，只有换热和加热公用工程，成为热阱〔heatsink〕。夹点下是冷端，只有换热和冷却公用工程，成为热源〔heatsource〕。确定QHmin和QCmin

如果有横过夹点的传热a，即夹点上热物流与夹点下冷物流进行换热匹配，则造成夹点上加热公用工程和夹点下冷却公用工程用量均增加a。;;;;图4-12最小换热单元数确实定;四、换热网络综合的目标;图4-13换热面积分区计算图;五、最优夹点温差确实定