换热网络设计与优化习题讲解

习题：对最小温差20度，在四股物流间进行热量交换，建议采用如下图所示的换热网络，确定该网络是否具有最小的公用工程需求量，如不具有，设计一具有最小公用工程需求量的网络。作为另一种选择，设计一个换热器最少的网络。解：1）提取流股信息H1 15060 FCP=2.5H2 90 60 FCP=8.0C1 20125 FCP=2.5 C2 25100 FCP=3.02）画温度区间图13012570402520子网络序号 1 243 51006 子网络 赤 字 序 号 Dk/kW Ik Ok Ik Ok（3）填问题表格 1 -12.5 0 12.5 77.5 90 2 0 12.5 12.5 90 90 3 90 12.5 -77.5 90 0 4 -150 -77.5 72.5 0 150 5 82.5 72.5 -10 150 67.5 热 流 量 /kWDiIiQi=(TiTi1)(CpC CpH）6 12.5 -10 -22.5 67.5 55得到如下信息：在T min=20oC的情况下，夹点温度在90oC（热流体夹点温度）和70oC（冷流体夹点温度）之间，故最小公用工程加热量最小公用工程加热量 Q H min=77.5 kw最小公用工程冷却量最小公用工程冷却量 Q C min=55 kw（4）夹点之上换热网络设计H1，FCP=2.5C1，FCP=2.5C2，FCP=3.0150901257010070137.512.577.5FCP=2.29FCP=0.21（5）夹点之下换热网络设计H1，FCP=2.5C1，FCP=2.5C2，FCP=3.0906070207025501359060H2，FCP=8.075FCP=4.555150901257010070137.512.577.56020255090607555具有最小公用工程的换热网络H1H2C1C2135（6）具有最少换热器的网络设计a 夹点之上调优H1C1C2150901257010070137.512.577.5夹点上方的最少换热设备单元数为：Umin=1（热）+2（冷）+1（公用工程）-1=3 现有换热设备单元数为3。b 夹点之下调优H1C1C2906070207025501359060H27555夹点下方的最少换热设备单元数为：Umin=2（热）+2（冷）+1（公用工程）-1=4 现有换热设备单元数为4。150901257010070137.512.577.56040255090607555最少换热设备单元数为：Umin=2（热）+2（冷）+2（公用工程）-1=5 现有换热设备单元数为7。因此需要断开回路。13520150125100137.512.52025507555135125100212.512.5202550551501456040125100212.5+x202550-x551501456012.5-x135+x125100225202537.55515060147.53577.577.59074.571.6温差小于20度125100225202537.555+x15060147.5-x3577.5+x9071.6125100225202537.567.5150601353590907071.6换热网络改造设计的基本步骤1、弄清现有换热网络的流程结构2、收集冷热流股数据3、确定能量回收目标和计算节能潜力4、应用夹点设计原则进行改造设计5、估算投资回收期和提交方案解：1、认识现有换热系统 2、收集物流数据热容流率初始温度目标温度kW/H1 1018080H2213040C11.830120C34601003、确定能量回收目标。取夹点温度10，对该网络用问题表格法，确定夹点温度70和60。能量目标为：最小热公用工程48个单位，最小冷公用工程6个单位。3、节能潜力 节能潜力=实际热公用工程量最小热公用工程量 =10248=54，节能潜力达53%。4、应用夹点设计原则进行分析改造。用能不合理环节：夹点之上物流加热夹点之下物流，能量通过夹点。通过夹点的能量=（60-30）1.8=54为了消除用能不合理环节，将冷物流3在夹点之下部分（3060 ）的加热不用夹点之上的热物流，改用夹点之下的热物流，即用70 以下的物流H2，为此增加一个换热器。21 以上有不当之处，请大家给与批评指正，以上有不当之处，请大家给与批评指正，谢谢大家！谢谢大家！