[工学]天津大学化工设计4_1.ppt

⑤、建立热交换网络 换热网络的物流匹配 热交换器 为了实现系统优化热交换，共需要4个换热器，一个加热器和一个冷却器 ③、构筑假想（理想）的热阶流图 445－－－－－－－－ 0 －12000 405－－－－－－－－ 12000 4500 395－－－－－－－－ 7500 2000 375－－－－－－－－ 5500 8000 355－－－－－－－－ －2500 6000 335－－－－－－－－ －8500 －3000 305－－－－－－－－ －5500 －4000 295－－－－－－－－ －1500 －6000 255－－－－－－－－ 4500 2500 245－－－－－－－－ 2000 ④、构筑最小传热温差下可行的优化热阶流图 445－－－－－－－－ 8500 －12000 405－－－－－－－－ 20500 4500 395－－－－－－－－ 16000 2000 375－－－－－－－－ 14000 8000 355－－－－－－－－ 6000 6000 335－－－－－－－－ 0 －3000 305－－－－－－－－ 3000 －4000 295－－－－－－－－ 7000 －6000 255－－－－－－－－ 13000 2500 245－－－－－－－－ 10500 QHmin＝8500 KW QCmin＝10500 KW 窄点温度（Pinch Point）： 335℃ 热流股热窄点温度（Pinch Point）： 340℃ 冷流股冷窄点温度（Pinch Point）： 330℃ 要求： △Tmin＝10 ℃ 450 400 350 C3 300 400 300 C2 250 290 240 C1 300 380 450 H3 350 360 400 H2 400 260 340 H1 热容流率（KW/ ℃ ） 出口温度（℃） 进口温度（℃） 夹 点 热流股 冷流股 T t 330 340 400 390 400 410 380 370 450 440 300 310 290 300 350 360 240 250 260 250 FC p = 250 C 1 H 3 FC p = 300 H 2 FC p = 350 C 2 FC p = 300 C 3 FC p = 450 H 1 FC p = 400 思考题： 由一个液液非均相反应生产高纯度的产品C，反应式为A＋B?C（其反应速度 ），同时伴随着副反应A＋C?D（可逆反应，其反应速度 ）。已知采购来的原料A为液相原料，其中含有少量D及E。原料B也为液相，为纯组份且价格较贵。A、D、B、C、E五种组分的相对挥发度由小到大（D、B之间相对挥发度相差更明显）。A原料的价格较便宜，C与E之间能形成难分离的共沸物。试进行这个过程的流程组织（要求考虑反应器的形式），写出简要说明，并画出流程草图(按连续流程考虑)。 4.5 热交换网络及能量管理 一、热交换网络的提出 一个化工生产过程的流程中，经常需要加热或冷却许多流股，最简单的方案是按各流股的质量流速、热负荷、进出口温度要求，分别引入外部热源或外部冷源，即用热水、蒸汽加热或用冷却水、冷冻液冷却。这种设计虽简单，设备投资费较少，但热力学效率常常是很低，能耗较大，显然是不经济。 同时可以看到，一个化工流程的内部，有一些较高温的流股需要被冷却，而一些较低温的流股需要被加热，所以可以考虑将这些流股搭配起来，在流程内部用需要被冷却的较高温的流股来加热需要热量的低温的流股，可以实现能量的有效利用，从而节约了能量源，降低成本。 减少流程对外界热源和冷源的需求，尽量使用流程内部的冷热流股互相搭配，以达到节约能源的目的。 在流程内建立热交换网络的根本目的： 但会相应增加换热器投资。 热交换网络的合成方法，早在20世纪70年代，Ponton和Nishia曾提出试探法，80年代末英国人（UMIST）Linnhoff又发明了窄点法，以后随着计算机应用的迅速发展，人工智能技术也被应用到热交换网络合成领域，如专家系统、神经网络模型等。 在诸多的热交换网络合成方法中，由于Linnhoff的窄点技术具有较强的实用性，至今已经被广泛的采用。 窄点技术－－－Pinch Technique 二、基本概念及热交换系统表示方法 1、换热网络的名词及假设 热流：