[發明專利]一種基于各股流體非線性溫焓關系的換熱網絡夾點確定方法

無效

• 申請號: 201210117139.5
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN102637048A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 蔣寧;華麗云
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G05D23/00
• 分類號: G05D23/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本發明涉及過程工業熱交換網絡的確定方法，尤其是一種用于具有非線性溫焓關系流體的熱交換網絡的夾點確定方法。

背景技術

在過程工業中，一些流股需要加熱，而另一些流股需要冷卻。通過合理地將這些流股匹配換熱，充分利用物流自身的熱量，用熱物流去加熱冷物流，或者冷物流去冷卻熱物流，使物流達到指定的溫度和相態，通過系統內的熱量回收來減少對外部公用工程的消耗，這就是換熱網絡的任務。換熱網絡用于回收系統中可利用的能量，減少對外部公用工程的需求，是化工、冶金、煉油、造紙、水泥、食品、制藥、電力等過程工業的一個重要子系統，其設計水平高低直接決定了過程系統的能耗和經濟性。

現有的換熱網絡確定方法，無論是基于熱力學的夾點分析方法或者數學規劃方法，是建立在物質恒定物性(即定比熱容)基礎上的，對物性的考慮以線性溫焓關系為最基本假設。物質的定壓比熱容是受熱力學狀態影響的基本熱物性參數之一，雖然在大多數情況下，可將其視作常數來處理，但在某些情況下，其值可隨溫度變化而發生顯著改變，例如對于臨界流體或近臨界流體、相變流體而言，比熱容的變化相當可觀。對非線性溫焓關系、等溫或非等溫相變等問題，現有方法通過采用分段線性化近似，或者將等溫相變近似為溫差為1℃、定比熱的方式，或者將非等溫相變在泡點-露點之間進行線性插值近似等方式將其轉化為恒比熱、定物性問題，不僅會導致錯誤的夾點位置，甚至在某些溫區有可能顛倒熱流的方向、從而影響換熱網絡集成的結果。因此，當面臨諸如LNG的汽化、低溫近臨界流體的換熱、生物質能轉化&綜合利用中非共沸碳氫混合物的換熱、制氫過程熔融物的熱回收，以及傳統過程工業中非共沸混合物的相變換熱(石化工業中最常見)等問題時，現有換熱網絡確定方法將遭遇嚴峻的挑戰。基于非線性溫焓關系的換熱網絡確定方法對過程工業的節能具有重要意義。目前在公開文獻中尚未有基于各股流體非線性溫焓關系的換熱網絡夾點確定方法方面的成果。

發明內容

為了克服已有換熱網絡確定方法無法正確設計考慮臨界流體或近臨界流體、相變流體等比熱容發生明顯變化的，即具有非線性溫焓關系的熱交換網絡的不足，本發明提供一種能夠考慮流體非線性溫焓關系影響的、基于各股流體非線性溫焓關系的換熱網絡夾點確定方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于各股流體非線性溫焓關系的換熱網絡夾點確定方法，包括以下步驟：

1)、在溫-焓圖上繪制所有流體的溫變與焓變關系曲線，過程如下：

首先，將流體溫度轉換為位移溫度，即熱物流溫度降低ΔT_min/2，冷物流溫度增加ΔT_min/2：

TH,i*=TH,i-ΔTmin/2---(1)]]>

TC,j*=TC,j+ΔTmin/2---(2)]]>