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2018-08-30 20:42| 发布者: | 查看: |

  28 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工设计 2005 ,15( 6) 利用夹点技术设计换热网络 摘要 介绍夹点技术的基本概念以及利用夹点技术设计换热网络的原则 , 列举利用夹点技术设计换 热网络过程的实例 , 并简单介绍换热网络优化方面的基本知识 。 关键词 夹点技术 换热网络 设计 夹 点 技 术 ( Pinch Point T echnology ) 是 由 Linnhoff 为首的英国帝国化学公司 ( I1C1 I) 的系统 综合小组开发的。秒速赛车开奖:kg/ h这个小组曾在 1977~1981 年对老 厂技术改造及新厂建设的 18 项工程设计进行了重 新设计计算 , 发现用新的原理设计平均可以节能 30 % , 有的项目不仅可以节能 , 而且重新安排后节 省了投资。1982 年美国联碳公司请 Linnhoff 指导 , 在一年时间内试算了 9 个工程实例 , 结果证明 , 用 这种方法平均可以节能 50 % , 用于老厂技术改造的 设备投资一般可以在 2~12 个月内回收。因而这种 技术被认为是成熟的并可以在工业中普遍推广使 用。 经验证明 , 采用这种方法在新设计中可节省能 源和设备投资 , 在老厂技术改造中可用较少设备投 资回收尽可能多的能量。 1 基本概念 111 TH 图 工艺流股的热特性可以用 TH 图很好地表示 出来 。当向某冷流股加入热量 dQ 时 , 如果温度 变化为 d T , 则可以用式 ( 1) 描述 : dQ = W? ? T Cp d ( 1) 式中 , W 为冷流股的质量流量 , kg/ h ; Cp 为冷 流股的比热 , kJ / ( kg? ) 。 ℃ 对于特定的冷流股 , 如果在温升范围内 Cp 变化不大 , 可将 W? 当成常数 , 定义为热容流 Cp 率 CP , 即 : CP = W? Cp ( 2) 则式 ( 1) 变为 : 马连强 Ξ 郑开学 贺鑫平 高建红 华陆工程科技有限责任公司 西安 710054 图1 流股的 TH 图 ( 3) 式中 , T T 为冷流股的目标温度 , ℃; TS 为冷流 股的供给温度 , ℃。 这样就可以把该冷流股加热的过程用 TH 图 表示出来 , 如图 1 所示 。 流股 TH 图的斜率为热容流率 CP 的倒数 1/ CP , CP 越大 , 斜率越小 , 在同样的热负荷下流 股的温度变化越小 。 当冷流股在温升范围内比热 Cp 变化显著 时 , 流股的 TH 图是非线性的 , 在这种情况下可 将温升范围分为若干个比较小的温度区间 , 在各 个温度区间分别画出 TH 图 。 112 曲线 在有多股冷流股被加热的情况下就要用到 “组合曲线”来表示 。由式 ( 3) 可以看到 , 热负 荷只与热焓 H 的相对值ΔH 有关 , 也就是说 , 在 图 1 上 , T 轴是有连续性的 , 而 H 轴则只有相 对性 , TH 图可以沿 H 轴平行移动而效果不变 。 根据这一特点就可以把多个 TH 图合并为一根组 合曲线 所示 。 Q = CP ( T T - TS) =ΔH Ξ 马连强 : 2004 年毕业于大连理工大学化学工程专业 , 获硕士学位 。主要从事化工工艺系统设计工作 。联系电线 , E - mail : Malianqiang @1631com 。 ( 029) 2005 ,15 ( 6) 马连强等 利用夹点技术设计换热网络 29 图 2 TH 图到组合曲线 表示热容流率分别为 A 、B 和 C 的三股 冷流股如何合并为一根冷组合曲线 温度之间只有一股冷流股吸收热量 ( T1 - T2 ) ? B =ΔH1 , 所以这一段斜率不变 。在 T2 与 T3 温 度之间有三股冷流股吸收热量 ( T2 - T3 ) ? ( A + B + C) = ΔH2 , 于是组成组合曲线时要改变 斜率 , 即在纵轴上两个端点不变 , 而横轴上要把 原来三股冷流股在 H 轴上的投影叠加起来 , 构 成组合曲线的第二段 。按此方法 , 即可形成每个 温度区间的线段 , 完成组合曲线 中 ( A ) 图表示合并前的三条 TH 图 , (B) 图表示完成的 冷组合曲线 。 上述 TH 图和组合曲线的概念同样适用于热 流股 。 在利用夹点技术设计换热网络时 , 要给定一个 最小传热温差ΔTmin , 这是在整个换热网络中所允 许出现的最小传热温差 , 是进行换热网络设计的前 提 , 最小传热温差ΔTmin通常为 10~20 。

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