[發明專利]一種現行換熱器及所組成的換熱網絡能效評價方法

在審

• 申請號: 201910062345.2
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109883741A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 李威;苑京成;胡長興
• 申請（專利權）人: 浙江大學寧波理工學院
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務所(普通合伙) 33228
• 代理人: 李迎春

本發明公開了一種現行換熱器及所組成的換熱網絡能效評價方法，包括如下步驟：步驟一、獲得換熱網絡基本構成、冷熱流體進出口溫度、質量流量及定壓比熱容的基本信息；步驟二、使用效率和傳熱有效度評價單臺換熱器的能效水平；步驟三、判斷換熱網絡屬于夾點還是閾值問題，指出現行換熱網絡問題所在，計算現行換熱網絡潛在能效提升率。本發明從系統整體考慮了換熱網絡中冷熱能流的能量品位，僅需根據換熱器冷熱流體進出口溫度，即可通過計算分析評價出換熱網絡整體能效水平。

技術領域

本發明涉及工業企業換熱網絡能效評估領域，特別涉及一種現行換熱器及所組成的換熱網絡能效評價方法。

背景技術

工業生產中換熱器是發生能(熱)量交換的主要設備，隨著節能減排工作的深入開展，對換熱器提出越來越高的要求，同時對換熱器能效評價方法也提出了更高的要求。從前基于熱力學第一定律的單體換熱器能效指標評價方法，并沒有從系統層級考慮換熱網絡能效水平，已經無法跟上形勢。需要提出一種新的評價方法將熱力學第一、二定律結合，即在能量平衡的基礎上，強調換熱網絡中冷熱能流的能量品位區別，從系統層級評判換熱網絡中有效能的損失。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種現行換熱器及所組成的換熱網絡能效評價方法，從系統整體考慮了換熱網絡中冷熱能流的能量品位，僅需根據換熱器冷熱流體進出口溫度，即可通過計算分析評價出單臺換熱器及其組成的換熱網絡兩個層級的能效水平。

本發明解決上述問題所采用的技術方案為：一種現行換熱器及所組成的換熱網絡能效評價方法，包括如下步驟：

步驟一、獲得換熱網絡基本構成、冷熱流體進出口溫度、質量流量及定壓比熱容的基本信息；

步驟二、使用效率和傳熱有效度評價單臺換熱器的能效水平；

步驟三、判斷換熱網絡屬于夾點還是閾值問題，指出現行換熱網絡問題所在，計算現行換熱網絡潛在能效提升率。

優選的，在步驟三中，使用夾點技術原理根據換熱網絡基本構成以及冷熱流體的進出口溫度、質量流量及定壓比熱容數據信息判斷換熱網絡是否存在夾點，若存在夾點為夾點問題；若不存在夾點，為閥值問題。

優選的，若為夾點問題，根據換熱網絡的數據確定夾點位置，將換熱網絡分為上下兩部分，尋找夾點之上不應設置的冷卻公用工程，夾點之下不應設置的加熱公用工程以及跨越夾點的換熱，取常用夾點溫差，進一步分析得到理想換熱網絡所需最小公用工程量。

優選的，若為閥值問題，加熱公用工程的熱端閥值問題換熱網絡視為至存在夾點之下部分，指出不應設置加熱公用工程，并從換熱網絡的高溫側開始分配熱量，保證較高溫度下的冷物流能從熱物料獲取能量，以過程物流換熱取代冷卻過程，最終計算分析得到理想換熱網絡所需最小冷卻公用工程；冷卻公用工程的冷端閾值問題換熱網絡視為只存在夾點之上部分，同理指出不應設置冷卻公用工程，最終計算分析得到理想換熱網絡所需最小加熱公用工程量。

優選的，判斷夾點問題包括如下步驟：

S1、分別將所有熱流和所有冷流的進、出口溫度從小到大排列；

S2、將熱流體的溫度降低ΔT_min/2，冷流體的溫度增加ΔT_min/2進而計算冷熱流體的平均溫度，

其中，ΔT_min為指定的最小允許傳熱溫差，T_H,i和T_C,i分別為熱流體和冷流體第i組的溫度，和分別為熱流體和冷流體第i組的平均溫度；

S3、將所有冷熱流體的平均溫度從小到大排列；根據平均溫度從大到小劃分多個溫度區間；

S4、計算各個溫度區間內的虧缺熱量ΔH：