夹点法手算及aspen设计换热网络实例

作业题：一过程系统含有的工艺物流为2个热物流和2个冷物流，数据见下表。冷热流股最小传热温差为minT=15℃，试进行还热网络设计及用能评价。物流编号热容流率Cp(kW/℃)初始温度Ts(℃)终了温度Tt(℃)H12.015060H27.09055C12.020125C23.025100一、采用问题表法确定夹点位置：1、分别将所有热流和所有冷流的进出口温度从小到大排列：热流体：55，60，90，150冷流体：20，25，100，1252、计算冷热流体的平均温度，即将热流体温度下降minT/2，将冷流体温度上升minT/2：热流体：47.5，52.5，82.5，142.5冷流体：27.5，32.5，107.5，132.53、将所有冷热流体的平均温度从小到大排列：冷热流体：27.5，32.5，47.5，59.5，82.5，107.5，132.5，142.54、划分温区：第一温区：142.5—132.5第二温区：132.5—107.5第三温区：107.5—82.5第四温区：82.5—52.5第五温区：52.5—47.5第六温区：47.5—32.5第七温区：32.5—27.55、温区内热平衡计算：))((1iiiHCTTCpCpH第一温区：1H=（0-2.0）（142.5-132.5）=-20第二温区：2H=（2.0-2.0）（132.5-107.5）=0第三温区：3H=（2.0+3.0-2.0）（107.5-82.5）=75第四温区：4H=（2.0+3.0-2.0-7.0）（82.5-52.5）=-120第五温区：5H=（2.0+3.0-7.0）（52.5-47.5）=-10第六温区：6H=（2.0+3.0-0）（47.5-32.5）=75第七温区：7H=（2.0-0）（32.5-27.5）=106、计算外界无热量输入时各温区之间的热通量：第一温区：输入热量=0，输出热量=20第二温区：输入热量=20，输出热量=20+0=20第三温区：输入热量=20，输出热量=20-75=-55第四温区：输入热量=-55，输出热量=-55+120=65第五温区：输入热量=65，输出热量=65+10=75第六温区：输入热量=75，输出热量=75-75=0第七温区：输入热量=0，输出热量=0-10=107、计算外界输入最小公用工程时各温区之间的热通量：第一温区：输入热量=55，输出热量=55+20=75第二温区：输入热量=75，输出热量=75+0=75第三温区：输入热量=75，输出热量=75-75=0第四温区：输入热量=0，输出热量=0+120=120第五温区：输入热量=120，输出热量=120+10=130第六温区：输入热量=130，输出热量=130-75=55第七温区：输入热量=55，输出热量=55-10=458、确定夹点位置第三、第四温区之间热通量为0，此处就是夹点，即夹点在平均温度82.5℃，热物流90℃，冷物流75℃处。最小加热公用工程量为55kW，最小冷却公用工程量为45kW。二、使用AspenEnergyAnalyzer设计换热网络：1、在AspenEnergyAnalyzer中输入冷热物流已知参数，如下图所示：2、输入冷热物流最小温差为15℃3、查看夹点计算结果：如上图所示，最小输入热量值为55KJ/h，冷最小冷却热量值为45KJ/h。夹点处温度为热物流90℃，冷物流75℃，与问题表法计算结果相同。4、设计换热方案：由AspenEnergyAnalyzer求解换热方案，以下为其中两种推荐方案：三、用能评价：如采用第一种推荐方案，其效果如下：使用热公用工程量为82KJ/h，冷公用工程量为72KJ/h。分别为最小值的149.1%和160.0%。