夾點(diǎn)法手算及aspen設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)實(shí)例

作業(yè)題：一過(guò)程系統(tǒng)含有的工藝物流為2個(gè)熱物流和2個(gè)冷物流，數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。冷熱流股最小傳熱溫差為AT.=15°C，試進(jìn)行還熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及用能評(píng)價(jià)。min物流編號(hào)熱容流率Cp(kW/C)初始溫度Ts(C)終了溫度Tt(C)H12.015060H27.09055C12.020125C23.025100一、采用問(wèn)題表法確定夾點(diǎn)位置：1、 分別將所有熱流和所有冷流的進(jìn)出口溫度從小到大排列：熱流體：55,60,90,150冷流體：20,25,100,1252、計(jì)算冷熱流體的平均溫度，即將熱流體溫度下降A(chǔ)Tmin/2，將冷流體溫度上升ATmin/2：熱流體：47.5,52.5,82.5,142.5冷流體：27.5,32.5,107.5,132.53、 將所有冷熱流體的平均溫度從小到大排列：冷熱流體：27.5,32.5,47.5,59.5,82.5,107.5,132.5,142.54、 劃分溫區(qū)：第一溫區(qū)：142.5—132.5第二溫區(qū)：132.5—107.5第三溫區(qū)：107.5—82.5第四溫區(qū)：82.5—52.5第五溫區(qū)：52.5—47.5第六溫區(qū)：47.5—32.5第七溫區(qū)：32.5—27.55、 溫區(qū)內(nèi)熱平衡計(jì)算：AH=("ZcpH)(T-氣+1)第一溫區(qū)：AH=(0-2.0)(142.5-132.5)=-20第二溫區(qū)：AH2=(2.0-2.0)(132.5-107.5)=0第三溫區(qū)：AH3=(2.0+3.0-2.0)(107.5-82.5)=75第四溫區(qū)：AH4=(2.0+3.0-2.0-7.0)(82.5-52.5)=-120第五溫區(qū)：AH5=(2.0+3.0-7.0)(52.5-47.5)=-10

第六溫區(qū)：AH6=C2.0+3.0-0)(47.5-32.5)=75第七溫區(qū)：AH7=(2.0-0)(32.5-27.5)=106、 計(jì)算外界無(wú)熱量輸入時(shí)各溫區(qū)之間的熱通量：第一溫區(qū)：輸入熱量=0，輸出熱量=20第二溫區(qū)：輸入熱量=20，輸出熱量=20+0=20第三溫區(qū)：輸入熱量=20，輸出熱量=20-75=-55第四溫區(qū)：輸入熱量=-55，輸出熱量=-55+120=65第五溫區(qū)：輸入熱量=65，輸出熱量=65+10=75第六溫區(qū)：輸入熱量=75，輸出熱量=75-75=0第七溫區(qū)：輸入熱量=0，輸出熱量=0-10=107、 計(jì)算外界輸入最小公用工程時(shí)各溫區(qū)之間的熱通量:第一溫區(qū)：輸入熱量=55，輸出熱量=55+20=75第二溫區(qū)：輸入熱量=75，輸出熱量=75+0=75第三溫區(qū)：輸入熱量=75，輸出熱量=75-75=0第四溫區(qū)：輸入熱量=0，輸出熱量=0+120=120第五溫區(qū)：輸入熱量=120，輸出熱量=120+10=130第六溫區(qū)：輸入熱量=130，輸出熱量=130-75=55第七溫區(qū)：輸入熱量=55，輸出熱量=55-10=458、確定夾點(diǎn)位置第三、第四溫區(qū)之間熱通量為0，此處就是夾點(diǎn)，即夾點(diǎn)在平均溫度82.5^，熱物流90°C，冷物流75C處。最小加熱公用工程量為55kW，最小冷卻公用工程量為45kW。、使用AspenEnergyAnalyzer設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò):1、在AspenEnergyAnalyzer中輸入冷熱物流已知參數(shù)，如下圖所示:NanreInletT[C]Oulc.T[C]MCm[M/24]Enthalpy[kJ/h]SeotlIIC[kJ/h-mZC]FlowiateMlEffectiveCpIkJ/kg-C]DTCont.[C]H1z150.060.D2.120013D.0?20.D0-QbbalH2z30.055.D7.CO3245.0^20.DO-——QbbalC1z20.0125.02CO32100^20.00—---SbbalC2z25.0100.030002250720.DO—---GbbalKUNewax2、 輸入冷熱物流最小溫差為15C3、 查看夾點(diǎn)計(jì)算結(jié)果：HeatingkJ/h]55.00Cooling[kJ/h]45.00EnergyTargetsCounterCurrent[m2]4.074e-002HeatingkJ/h]55.00Cooling[kJ/h]45.00EnergyTargetsCounterCurrent[m2]4.074e-0021-2SheliaTube[m2]5.340e-OO2AreaTargetsTotalMinimum5MinimumforMER710ShellsNumberofUnitsT-argetsCostIndexTargetsCapital[Cost]7.012e+004Operating[Cost/s]2.472e-007TotalAnnual[Cost/s]7.164e-004PinchTernperatuie：如上圖所示，最小輸入熱量值為55KJ/h，冷最小冷卻熱量值為45KJ/h。夾點(diǎn)處溫度為熱物流90°C，冷物流75°C，與問(wèn)題表法計(jì)算結(jié)果相同。4、設(shè)計(jì)換熱方案：由AspenEnergyAnalyzer求解換熱方案，以下為其中兩種推薦方案:三、用能評(píng)價(jià)：如采用第一種推薦方案，其效果如下:HEN%ofTargetHeating[kJ/h]82.00149.1Cooling[kJ/h]72.00160.0NumbercfUn