化工系统工程_04热夹点技术全解.ppt

热夹点技术 Pinch Point Technology 换热是化工生产不可缺少的单元操作过程。 对于一个含有换热物流的工艺流程，将其中的换热物流提取出来，组成了换热网络系统。 其中被加热的物流称为冷物流，被冷却的物流称为热物流。 换热的目的不仅是为了使物流温度满足工艺要求，而且也是为了回收过程余热，减少公用工程消耗。 基于这种思想进行的换热网络设计称为换热网络合成。 换热网络合成的任务是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。 换热网络的消耗代价来自三个方面：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，是使这三方面的消耗最小。 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。 夹点技术的基础理论 夹点技术：以热力学为基础，分析过程系统中能量流沿温度的分布，从而发现系统用能的“瓶颈”（Bottleneck）所在，并给以“解瓶颈”（Debottleneck）。 1978年，Linnhoff 首次提出换热网络的温度夹点问题。 过程分析： 消除 I 或 O 的负值，方法：引入公用工程加热负荷使 I1 = 各子网络中最小负数的绝对值（107.5)得：结果: O3=0, 在夹点处 I1=QH,min ＝107.5 kW （ 最小公用工程加热负荷） O6 =Qc,min ＝40kW ( 最小公用工程冷却负荷 ） 夹点特征： 夹点处系统传热温差最小，等于ΔT min； 夹点处热流量等于0. 夹点介于子网络3(SN3）和子网络4(SN4)之间，夹点处热流体温 度90 ℃，冷流体温度70 ℃，夹点温度（界面虚拟温度）80 ℃。 若改变最小传热温差ΔT min ＝ 15℃，则结果如下： 表 问题表格(1) △Tmin = 15 ℃ 子网络序号 冷物流及其温度 热物流及其温度 k C1 C2 ℃ H1 H2 1 2 3 4 5 6 150 140 115 90 60 125 100 75 45 25 20 问题表格（2） 子网络 赤 字 热量/kW 无外界输入热量 热量/kW 外界输入最小热量 序 号 Dk / kW Ik Ok Ik Ok 表 问题表格(2) △Tmin = 15 ℃ 1 -20 0 20 80 100 2 12.5 20 7.5 100 87.5 3 87.5 7.5 -80 87.5 0 4 -135 -80 55 0 135 5 110 55 -55 135 25 6 12.5 -55 -67.5 25 12.5 结果比较： 表 选用不同 △Tmin 值计算结果的比较 20 107.5