换热网络 夹点设计法完整版.ppt

_换热网络_夹点设计法完整版,都会有一些物流需要被加热,而另一些物流需要被冷却。例如,图7-1所示的乙烯裂解气甲烷化流程。对于含有换热物流的工艺流程,将其中需要换热的物流提取出来,就组成了换热网络系统。在换热网络系统中需要被加热的物流称为冷物流:需要被冷却的物流称为热物流换热网络合成的基本思想在工艺过程设计中节能非常重要,因此换热网络设计追求的目标不仅是使物流温度满足工艺要求,还要回收过程余热,减少公用工程消耗。◆换热网络合成的任务:确定换热物流的合理匹配方式,从而以最小的消耗代价,获得最大的能量利用效益。换热网络消耗的来源:换热单元(设备数,传热面积,公用工程消耗。◆换热网络合成追求的目标:使三方面的消耗都为最小值。◆事实上,对于实际生产装置,很难达到这一目标◆最小公用工程消耗意味着较多的换热单元数,而较少的换热单元数又需要较大的换热面积。◆实际进行换热网络设计时,需要在某方面做出牺牲,以获得一个折衷的方案。◆◆热物流H:初始温度T=目标温度TH终◆冷物流C:初始温度Tc初—目标温度Tc终已知每条物流的热容流率FCp(物流流量与热容的乘积),通过确定物流间的匹配关系,以使所有的物流均达到它们的目标温度,同时使装置成本、公用工程(外部加热和冷却介质)消耗成本最少722换热网络合成的研究◆换热网络合成技术的研究主要经历了四个阶段:(1)Hohmann的开创性工作◆Hohmann在温焓图上进行过程物流的热复合◆找到了换热网络的能量最优解,即最小公用消耗还提出了换热网络最少换热单元数的计算公式。Hohmann工作的意义:从理论上导出了换热网络的两个理想状态,从而为换热网络设计指明了方向。EHVDA△TmFC1CⅣ(2)Linnhoffz和Flower的工作在综合和证实Hohmann工作曲线基础上,从方法上提出分两步走。第一步:合成能量最优的换热网络。从热力学的角度出发,划分温度区间和进行热平衡计算。通过简单的代数运算就能找到能量最优解(即最小公用工程消耗),这就是著名的温度区间法(简称TI法)。◆第二步:对能量最优解进行调优。通过一些调优法则,在少增加或不增加公用工程消耗的情况减少系统的换热单元数,使网络设计向操作和投资总费用最小的方向调整(3)夹点PinchPointt译为狭点,窄点)概念以及夹点设计法的建立。◆Linnhoff继温度区间法之后提出了夹点的概念,最后发展了一套夹点设计法(4)人工智能方法的建立。从20世纪80年代起,随着人工智能研究的发展,人工智能技术也被应用到换热网络合成领域,如专家系统模型,神经网络模型、遗传算法模型等。◆在各种合成方法中,LinnhoffH夹点技术具有较强的实用性,并已被过程设计所采用。为此本章主要介绍夹点设计技术。◆为了方便起见,在本章讨论中,均假设热容流率FCp为常数。