夾點技術(shù)簡介

Minimize（QH+QC）限定條件各股物流的目標(biāo)溫度

T2i=ai,T1i=bi

t1i=ci,t2i=di熱交換器的最小傳熱溫差

DTmin=k9最小傳熱溫差T1T2t2t1KT1t2T2t1最小傳熱溫差T1

—熱流出口T2—熱流進口

t1—冷流進口

t2—冷流出口10夾點技術(shù)的基礎(chǔ)理論夾點技術(shù)：以熱力學(xué)為基礎(chǔ)，分析過程系統(tǒng)中能量流沿溫度的分布，從而發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)用能的“瓶頸”（Bottleneck）所在，并給以“解瓶頸”（Debottleneck）。1978年，Linnhoff首次提出換熱網(wǎng)絡(luò)的溫度夾點問題。11過程系統(tǒng)的夾點及其意義T-H圖(溫-焓圖)(Temperature-Enthalpy)W·cp-熱容流率12溫-焓圖（T-H圖）性質(zhì)同理可以畫出熱流股的T-H圖。流股T-H圖的斜率為熱容流率CP的倒數(shù)1／CP，CP越大，斜率越小，在同樣的熱負(fù)荷下流股的溫度變化越小。當(dāng)流股在溫度變化范圍內(nèi)比熱容Cp變化顯著時，流股的T-H圖是非線性的，在這種情況下可將溫升范圍分為若干個比較小的溫度區(qū)間，在各個溫度區(qū)間分別畫出T-H圖。13不同物流在T-H圖上的標(biāo)繪冷物流熱物流純組分氣化純組分冷凝多組分氣化多組分冷凝14組合曲線(Compositecurve)

將系統(tǒng)的物流組合起來，以便于進行過程的冷、熱物流的合理匹配。15流股組合曲線在有多股冷流股被加熱的情況下就要用“組合曲線”來表示。熱負(fù)荷只與焓H的相對值DH有關(guān)，也就是說，T軸是有連續(xù)性的，而H軸則只有相對性，T-H圖可以沿H軸平行移動而效果不變。根據(jù)這一特點就可以把多個T-H圖合并為一條組合曲線，如下圖所示。16

從T-H圖到組合曲線T1~T2之間只有一個冷流股吸熱(T1-T2)B＝DH1，所以這一段斜率不變。T2~T3之間有三個冷流股吸熱(T2-T3)(A+B+C)=DH2，組成組合曲線時要把原來三個冷流股在H軸上的投影疊加起來，構(gòu)成組合曲線的第二段。按此方法，可形成每個溫度區(qū)間的組合曲線(B)。T-H圖和組合曲線的概念同樣適用于熱流股。17示例：三個冷物流，構(gòu)造組合曲線182.3夾點（Pinch）把冷組合曲線和熱組合曲線表示在一個圖上，熱組合曲線在左上方，冷組合曲線在右下方，然后沿H軸平移冷組合曲線使之靠近熱組合曲線。在這個過程中各部位的傳熱溫差DT逐步變小，直到某一部位的傳熱溫差DT=DTmin，最小傳熱溫差的位置稱為“夾點”，如圖所示。夾點處熱流股的溫度稱為熱夾點溫度，夾點處冷流股的溫度稱為冷夾點溫度。1920

夾點的物理意義對于一個給定的最小傳熱溫差DTmin

，可以找到一個夾點。T-H圖右上角表示至少要由熱公用工程提供QH,min

的熱量才能將冷流股提高到目標(biāo)溫度，左下角表示至少要由冷公用工程提供QC,min的冷卻量才能將熱流股冷卻到目標(biāo)溫度，中間重疊部分表示通過換熱最大可回收的熱量QR,max。21“熱阱”和“熱源”夾點技術(shù)原理的核心內(nèi)容是將換熱網(wǎng)絡(luò)分解成夾點上方和夾點下方兩個子系統(tǒng)。夾點上方子系統(tǒng)中除進行內(nèi)部熱量交換外，還接受外界輸入的熱量，因而是“熱阱”子系統(tǒng)。夾點下方子系統(tǒng)中除進行內(nèi)部熱量交換外，還向外界輸出熱量，但沒有外界輸入的熱量，因而是“熱源”子系統(tǒng)。夾點上、下方兩個子系統(tǒng)之間不應(yīng)有熱量的傳遞和交換，如果有跨越夾點的熱流將會導(dǎo)致公用工程量的增加。2223在夾點之上多加入的熱量α將通過夾點進入夾點之下，并有等量的冷公用工程α把多加入的熱量帶走。241.夾點之上不應(yīng)設(shè)置任何公用工程冷卻器；2.夾點之下不應(yīng)設(shè)置任何公用工程加熱器；3.不應(yīng)有跨越夾點的傳熱。25例題反應(yīng)器精餾塔進料50℃1980122016208802640產(chǎn)品60℃26流股數(shù)據(jù)物流標(biāo)號物流名稱初始溫度℃終了溫度℃熱負(fù)荷kW熱熔流率kW/℃H1產(chǎn)品22060352022H2反應(yīng)流出物270160198018C1進料50210320020C2循環(huán)流股160210250050冷熱流股數(shù)據(jù)27H/kWT/℃6016022027035201980H1H2熱物流組合曲線28H/kWT/℃60160220