马后炮化工论坛-第五章

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5-1换热网络综合问题的定义的定义及目标是什么？

换热器网络综合问题是确定设备投资最小、运行费用最小、能满足工艺要求的换热器网络结构。它能满足各工序物流的工艺要求（从初始温度到目标温度），具有良好的灵活性、可控性和可操作性。

5-2换热网络的设计工作一般包括哪些步骤？

换热网络的设计步骤：

（1）选择工艺流股和公用工程流股;

（2）确定经济合理的夹点温差和用电消耗；

（3）综合出初步的候选换热网络；

（4）将候选网络优化为最佳换热网络；

（5）对换热器进行详细设计;

（6）仿真计算、技术经济评价和系统可操作性分析。如果您对结果不满意，请返回步骤（2），直到您满意为止。

不同的综合方法，体现在（2）、（3）步。

5-3换热网络综合方法的特点是什么？

（1）启发式经验规则法：不能保证一次得到最优解，可以以此为基

在此基础上，逐步优化。

（2）夹点技术法：以热力学原理和分析方法为基础，以最小能耗为

主要目标。对于给定的网络恢复温差，为了达到能耗最小的目标，能量不允许跨越夹点，因此初始网络可能有更多的单元；为了获得投资成本最低的网络，有必要减少单元数量，从而产生能量交叉

（3）数学规划法：建立换热网络综合的最优化数学模型，计算量大，

它适用于在计算机上求解。

（4）人工智能算法（遗传算法）：计算简单，对问题性质无太多限制，

广泛的适用性和其他优势。它适用于不可微、不连续、非线性、非凸、多峰等复杂优

化问题。

5-4根据t-h图综合换热网络是以什么为目标的？其综合步骤如何？

以最小的传热面积为目标。

①搜集物流数据,流量、温度、比热容、汽化热等；②构造冷、热物流的组合曲线；

③ 调整冷热物流组合曲线，使最小传热温差不小于规定值；

④划分温度间隔区间，进行物流匹配。

具体方法说明：

（1）构造组合曲线

（2）划分物流匹配的温度区间

（3）对应的换热网络

热容量流量301520初始温度443423293目标温度333303408热负荷330018002300

c2403534132400

冷热组合曲线：

最小传热温差为20℃时的总组合曲线：(最小传热温差的最优值：16.5℃)

针尖温度：热：100℃

clod:80℃

5-6如何理解夹具设计方法的三个基本原则和可行性规则？握把设计方法的基本原则：

(1)应该避免有热流量通过夹点；（夹点处热通量为0.）

（2）避免在临界点以上引入公用设施冷却物流；（夹点上方有一个散热器，因此需

要增加热力设施。如果引入公用设施冷却物流，热力设施的消耗将增加。）

(3)夹点下方避免引入公用工程加热物流。（夹点下方为热源，需要加入冷公用工程，若引入公用工程加热物流，会使得冷公用工程用量增大。）

违反上述三条规定，将增加公共工程负荷和相应的设备投资。可行性规则：

规则1对于夹点上方，热工艺物流（包括其分支物流）的数目nh

全日空航空公司 NC不大于冷加工物流（包括其分支物流）的数量，即：

对于夹点下方，热工艺物流（包括其分支物流）数目nh不小于冷工艺物流（包括其分支物流）的数目nc,即：nh nc（规则1保证了在夹点附近夹点匹配。）

在规则2的夹点以上，每个夹点处匹配的介质热物流的热容流率CPH小于或等于冷物流的热容流率CPC，即CPH≤ 中共。在夹点以下，每个夹点处匹配的介质热物流的热容流率CPH大于或等于冷物流的热容流率CPH，即CPH≥ 共产党

（规则2保证了夹点匹配中的传热温差不小于允许的最小传热温差tmin。离开夹点后，由于物流间的传热温差都增大了，所以不一定遵

5-8如何建立换热网络综合问题的数学模型？

首先确定最小传热温差tmin，再利用问题表格法确定夹点位置，再对

对换热网络进行匹配，然后分别在夹具上方和下方进行优化，最终得到相应的换热网络。

5-9采用运转模型综合换热器网络的工作步骤如何？

传热模型集成换热网络的步骤如下：

（1）确定出温度间隔

（2）最小效用成本的计算分为有限和无限制的物流匹配两种情况

（3）改善网络的热集成性能，修改或消去换热网络中的夹点，减小公用工程费用，与整个化工生产过程系统的综合同时求解

（4）选择热交换设备数量最少的网络。获得每个匹配中包含的每个温度区间的冷热物流、换热能力和热流

5-10对一换热网络进行调优的目标是什么？

换热网络优化的目标是：最大限度地回收能量；最小传热面积；热交换设备的最小数量；最低总成本。