過程裝備優(yōu)化設(shè)計：第二章 熱集成基礎(chǔ)理論

1、2 熱集成基礎(chǔ)理論2.2 溫焓圖流股線的斜率為流股的熱容流率CP流股線可在T-H圖中水平移動而不改變其對流股熱特性的描述2.2 溫焓圖Composite Curve 在T-H圖上繪出冷/熱流股2.2 溫焓圖Composite Curve 平移流股C1至A點與D點在同一垂線上，即流股C1和C2“首尾相接”。2.2 溫焓圖Composite Curve 構(gòu)造四邊形AEDF，流股C1的AF部分和流股C2的ED部分位于同一溫度間隔，可用一個虛擬流股(對角線EF)表示該溫度間隔內(nèi)兩個流股的組合的熱負荷。2.2 溫焓圖Composite Curve 用虛擬流股代替兩個流股的組合，得到流股的組合曲線。2.2

2、 溫焓圖對于多個流股，只要把相同溫度間隔內(nèi)流股的熱負荷累加起來，然后在該溫度間隔內(nèi)用一個有累加熱負荷值的虛擬流股來代表即可。2.2 溫焓圖2.2 溫焓圖2.2 溫焓圖Summary過程系統(tǒng)的最小傳熱溫差，夾點部位的傳熱溫差最??；最小的公用工程加熱負荷QH ,min ；最小的公用工程冷卻負荷QC, min ；系統(tǒng)最大的熱回收量QR,max ；夾點將系統(tǒng)分為熱端和冷端，熱端在夾點溫度以上，只需要公用工程加熱（熱阱）；冷端在夾點溫度以下，只需要冷公用工程冷卻(熱源)。夾點溫度差的影響：T min大，QH, min、QC ,min 增大，QR,max減小問題表格法確定夾點位置；深刻理解夾點的實質(zhì)及特征

3、2.3 問題表格法2.3 問題表格法Divide into temperature intervals2.3 問題表格法Shift Composite Curves2.3 問題表格法2.3 問題表格法以垂直軸為流體溫度的坐標，把各流股按其初溫和終溫繪成有向垂直線段。在同一水平位置的冷、熱流股間剛好相差Tmin，保證冷、熱流股間有Tmin的傳熱溫差。2.3 問題表格法 依次對每一子網(wǎng)絡(luò)(溫度間隔)作熱量衡算Hi該溫度間隔為滿足熱平衡所需外加的凈熱量Hi0，需要由外部供熱；Hi0，有多余熱量可輸出。2.3 問題表格法2.3 問題表格法 子網(wǎng)絡(luò)(溫度間隔)之間的熱量衡算Oi第i個子網(wǎng)絡(luò)向外界或其他子

4、網(wǎng)絡(luò)排出的熱量Ii 由外界或其他子網(wǎng)絡(luò)供給第i個子網(wǎng)絡(luò)的熱量Oi=Ii-Hi2.3 問題表格法I1=0 MW2.3 問題表格法引入熱公用工程 ：I1=各子網(wǎng)絡(luò)中最小負數(shù)的絕對值2.3 問題表格法PinchT*pinch=145熱流股：Tpinch=150冷流股：Tpinch=1402.3 問題表格法StreamTypeCPMW/TsTTTmin=10T*s T*TTmin=20T*s T*T1Cold0.22018025185301902Hot0.152504024535240303Cold0.51402301452351502404Hot0.25200801957519070如果最小傳熱溫差

5、增加到Tmin=20，結(jié)果如何？2.3 問題表格法2.3 問題表格法SummaryThe problem table algorithm:Step 1 Adjust for TminStep 2 Set up Temperature IntervalsStep 3 Calculate Interval Heat BalancesStep 4 Cascade for Positive Heat FlowsQH,min，QC,min and pinch location without drawing graphs夾點的意義The Heat Recovery Pinch2.4 夾點的意義在T-H圖

6、上分別作出冷、熱流股組合曲線；熱流股在上、冷流股在下，兩者在水平方向相互靠攏，直至組合曲線在某處的垂直距離等于Tmin2.4 夾點的意義TminQH,min，QC,minQR,max2.4 夾點的意義夾點將系統(tǒng)分為熱端和冷端。熱端在夾點溫度以上，只需 要公用工程加熱(熱阱)冷端在夾點溫度以下，只需要冷公用工程冷卻(熱源)夾點處熱流量為 0What happens if we transfer heat across the pinch?2.4 夾點的意義2.4 夾點的意義2.4 夾點的意義2.4 夾點的意義The 3 Components of Cross Pinch Heat FlowAll

7、 three types results in increased hot and cold utility requirements!Do not transfer heat across the pinch:Process-to-processInappropriate use of UtilitiesSummary夾點處，系統(tǒng)的傳熱溫差最?。ǖ扔赥 min ），系統(tǒng)用能瓶頸位置；夾點處熱流量為 0 ，夾點將系統(tǒng)分為熱端和冷端兩個子系統(tǒng)，熱端在夾點溫度以上，只需要公用工程加熱（熱阱冷端在夾點溫度以下，只需要公用工程冷卻（熱源）；在一定的T min下，確定了系統(tǒng)最小的公用工程加熱負荷QH min 和系統(tǒng)最小的公用工程冷卻負荷QC min ，以及最大的熱回收量QR,max ； 夾點處溫度差的影響 T min大，QH, min、QC min 增大QR,max減小。Summary系統(tǒng)具有最低公用工程消耗以及最大熱回收的原則熱量不能穿透夾點夾點上方不能設(shè)置公用工程冷卻夾點下方不能設(shè)置公用工程加熱 夾點上方 熱阱 夾點下方 熱源夾點QH,min+xQC,min+x 夾點上方 熱阱 夾點下方 熱源QH,min+yQC,miny 夾點上方 熱阱 夾點下方 熱源QH,minQC,min+zzxThe Prob