Aspen_Energy_Analyzer換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)資料

1、光盤5-Aspen Energy Analyzer化工過程熱集成化工過程熱集成Aspen Energy Analyzer主要內(nèi)容主要內(nèi)容1 夾點(diǎn)技術(shù)夾點(diǎn)技術(shù)2 夾點(diǎn)技術(shù)與換熱網(wǎng)絡(luò)的合成夾點(diǎn)技術(shù)與換熱網(wǎng)絡(luò)的合成3 Aspen Energy Analyzer的應(yīng)用的應(yīng)用光盤5-Aspen Energy Analyzer光盤5-Aspen Energy Analyzer1 夾點(diǎn)技術(shù)夾點(diǎn)技術(shù)夾點(diǎn)技術(shù)夾點(diǎn)技術(shù)（Pinch technology）是以熱力學(xué)為）是以熱力學(xué)為基礎(chǔ)，以最小能耗為主要目標(biāo)的換熱網(wǎng)絡(luò)綜合方法?；A(chǔ)，以最小能耗為主要目標(biāo)的換熱網(wǎng)絡(luò)綜合方法。1978年，年，Linnhoff等提出了換熱

2、網(wǎng)絡(luò)的夾點(diǎn)問題，等提出了換熱網(wǎng)絡(luò)的夾點(diǎn)問題，指出夾點(diǎn)限制了換熱網(wǎng)絡(luò)可能達(dá)到的最大熱回收。指出夾點(diǎn)限制了換熱網(wǎng)絡(luò)可能達(dá)到的最大熱回收。1983年，年，Linnhoff比較系統(tǒng)的提出了用于換熱網(wǎng)絡(luò)比較系統(tǒng)的提出了用于換熱網(wǎng)絡(luò)綜合的夾點(diǎn)技術(shù)，并推廣應(yīng)用于整個(gè)過程的能量分綜合的夾點(diǎn)技術(shù)，并推廣應(yīng)用于整個(gè)過程的能量分析與調(diào)優(yōu)。析與調(diào)優(yōu)。1.1 基本概念和術(shù)語基本概念和術(shù)語1. 基本概念：基本概念： 夾點(diǎn)、冷物流、熱物流、熱容流率夾點(diǎn)、冷物流、熱物流、熱容流率2. 溫焓圖溫焓圖3. 復(fù)合曲線復(fù)合曲線4. 總復(fù)合曲線總復(fù)合曲線光盤5-Aspen Energy Analyzer夾點(diǎn)夾點(diǎn)根據(jù)熱能回收的觀點(diǎn)，在換

3、熱網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)熱能回收的觀點(diǎn)，在換熱網(wǎng)絡(luò)中存在某一特定溫度，如果熱能傳遞通過這一溫存在某一特定溫度，如果熱能傳遞通過這一溫度將造成能源浪費(fèi)，這一特定溫度則稱夾點(diǎn)。度將造成能源浪費(fèi)，這一特定溫度則稱夾點(diǎn)。冷物流冷物流初始溫度較低且需要加熱的物流。初始溫度較低且需要加熱的物流。熱物流熱物流初始溫度較高且需要冷卻的物流。初始溫度較高且需要冷卻的物流。熱容流率熱容流率工藝物流單位時(shí)間內(nèi)每變化工藝物流單位時(shí)間內(nèi)每變化1K所所發(fā)生的焓變，物流質(zhì)量流率與比熱容的乘積。發(fā)生的焓變，物流質(zhì)量流率與比熱容的乘積。1. 基本概念基本概念光盤5-Aspen Energy Analyzer2. 溫焓圖（溫焓圖（T-H圖）

4、圖）工藝物流在溫焓圖上的表示工藝物流在溫焓圖上的表示BAH光盤5-Aspen Energy Analyzer冷、熱物流在同一溫焓圖上的表示冷、熱物流在同一溫焓圖上的表示光盤5-Aspen Energy Analyzer2. 溫焓圖（溫焓圖（T-H圖）圖）3. 復(fù)合曲線復(fù)合曲線對于多股冷、熱物流的情況，需要將多股冷物對于多股冷、熱物流的情況，需要將多股冷物流（或熱物流）揉合成一條虛擬冷物流（或熱物流（或熱物流）揉合成一條虛擬冷物流（或熱物流），即流），即復(fù)合曲線復(fù)合曲線。構(gòu)造復(fù)合曲線的方法：構(gòu)造復(fù)合曲線的方法：（1）首先把熱過程物流分別標(biāo)繪在）首先把熱過程物流分別標(biāo)繪在T-H圖上；圖上；（2）然

5、后分割成若干個(gè)溫度區(qū)間；）然后分割成若干個(gè)溫度區(qū)間；（3）在每個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)把物流的熱負(fù)荷累加起來，）在每個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)把物流的熱負(fù)荷累加起來， 用一個(gè)虛擬物流代表；用一個(gè)虛擬物流代表；（4）將各溫度區(qū)間的虛擬物流首尾相接。）將各溫度區(qū)間的虛擬物流首尾相接。光盤5-Aspen Energy AnalyzerH1H2T0H復(fù)合曲線圖構(gòu)造圖解復(fù)合曲線圖構(gòu)造圖解光盤5-Aspen Energy Analyzer3. 復(fù)合曲線復(fù)合曲線4. 總復(fù)合曲線總復(fù)合曲線n總復(fù)合曲線總復(fù)合曲線是由冷、熱物是由冷、熱物流匹配作出的，在不同的溫流匹配作出的，在不同的溫位，標(biāo)出凈熱流量和該溫段位，標(biāo)出凈熱流量和該溫段的溫度

6、值，連接這些點(diǎn)就構(gòu)的溫度值，連接這些點(diǎn)就構(gòu)成了總復(fù)合曲線。成了總復(fù)合曲線。n夾點(diǎn)處凈熱負(fù)荷為夾點(diǎn)處凈熱負(fù)荷為零零，夾，夾點(diǎn)之上為點(diǎn)之上為熱阱熱阱，夾點(diǎn)之下為，夾點(diǎn)之下為熱源熱源。HT0總復(fù)合曲線圖總復(fù)合曲線圖光盤5-Aspen Energy Analyzer1.2 夾點(diǎn)確定方法夾點(diǎn)確定方法 夾點(diǎn)確定的方法主要有：夾點(diǎn)確定的方法主要有：n圖解法圖解法n問題表格法問題表格法光盤5-Aspen Energy Analyzer1. 圖解法圖解法hcHTHcHh過程的能量沒有回收，過程的能量沒有回收，全部用公用工程來進(jìn)行冷卻和加熱。全部用公用工程來進(jìn)行冷卻和加熱。過程的能量有部分回過程的能量有部分回收收

7、Hr，回收熱量的程度由最小接近溫差決定，其余部分用，回收熱量的程度由最小接近溫差決定，其余部分用公用工程來進(jìn)行冷卻和加熱。公用工程來進(jìn)行冷卻和加熱。Hr最小接最小接近溫差近溫差此時(shí)回收的熱量最大，公用此時(shí)回收的熱量最大，公用工程用量最小，但重合點(diǎn)的傳熱溫差為零，所需的傳熱面工程用量最小，但重合點(diǎn)的傳熱溫差為零，所需的傳熱面積為無限大。積為無限大。光盤5-Aspen Energy AnalyzerhcT夾點(diǎn)夾點(diǎn)重合部分重合部分過程內(nèi)部垂直換熱，為節(jié)約能源。過程內(nèi)部垂直換熱，為節(jié)約能源。HhHcHh熱公用工程用量熱公用工程用量Hc冷公用工程用量冷公用工程用量夾點(diǎn)下方夾點(diǎn)下方-熱源熱源夾點(diǎn)上方夾點(diǎn)上

8、方-熱阱熱阱光盤5-Aspen Energy Analyzer1. 圖解法圖解法2. 問題表格法問題表格法n當(dāng)物流較多時(shí)，采用復(fù)合曲線很繁瑣，且當(dāng)物流較多時(shí)，采用復(fù)合曲線很繁瑣，且不夠準(zhǔn)確，此時(shí)用問題表格法計(jì)算較精確。不夠準(zhǔn)確，此時(shí)用問題表格法計(jì)算較精確。n問題表格法可以更深刻地理解夾點(diǎn)的實(shí)質(zhì)問題表格法可以更深刻地理解夾點(diǎn)的實(shí)質(zhì)及特性。及特性。光盤5-Aspen Energy Analyzer（1）以垂直軸為溫度的坐標(biāo)，把各物流按其初）以垂直軸為溫度的坐標(biāo)，把各物流按其初溫和終溫標(biāo)繪成有方向的垂直線。溫和終溫標(biāo)繪成有方向的垂直線。 在標(biāo)繪時(shí)，處于同一水平位置的冷、熱物流在標(biāo)繪時(shí)，處于同一水平位

9、置的冷、熱物流之間剛好相差之間剛好相差Tmin，這樣就保證了熱、冷物流間，這樣就保證了熱、冷物流間有有Tmin的傳熱溫差。基于所有冷、熱物流的初溫的傳熱溫差?；谒欣洹嵛锪鞯某鯗睾徒K溫作出的水平線將換熱網(wǎng)絡(luò)劃分成若干個(gè)子和終溫作出的水平線將換熱網(wǎng)絡(luò)劃分成若干個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。問題表格法求解步驟：問題表格法求解步驟：光盤5-Aspen Energy Analyzer問題表格法求解步驟：問題表格法求解步驟：（2）依次對每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行熱量衡算。）依次對每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行熱量衡算。 Dk=(CPk,c-CPk,h)(Tk-Tk+1) Ok=Ik-Dk Ik+1=OkDk第第k個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的赤字，表示該網(wǎng)絡(luò)為

10、滿足熱平衡時(shí)個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的赤字，表示該網(wǎng)絡(luò)為滿足熱平衡時(shí)所需外加的凈熱量；所需外加的凈熱量；Ik由外界或其他子網(wǎng)絡(luò)放出的熱量；由外界或其他子網(wǎng)絡(luò)放出的熱量；Ok第第k個(gè)子網(wǎng)絡(luò)向外或其他子網(wǎng)絡(luò)放出的熱量；個(gè)子網(wǎng)絡(luò)向外或其他子網(wǎng)絡(luò)放出的熱量；CPk,c子網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)絡(luò)k中包含的所有冷物流的熱容流率之和；中包含的所有冷物流的熱容流率之和；CPk,h子網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)絡(luò)k中包含的所有熱物流的熱容流率之和；中包含的所有熱物流的熱容流率之和；k子網(wǎng)絡(luò)數(shù)目；子網(wǎng)絡(luò)數(shù)目；Tk-Tk+1子網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)絡(luò)k的溫度間隔，用該間隔的熱物流或冷的溫度間隔，用該間隔的熱物流或冷物流溫度之差均可。物流溫度之差均可。光盤5-Aspen Ener

11、gy Analyzer（3）確定換熱網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn)的位置和所需的最小熱公）確定換熱網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn)的位置和所需的最小熱公用工程用量和冷公用工程用量。用工程用量和冷公用工程用量。 在某些子網(wǎng)絡(luò)中會出現(xiàn)供給熱量在某些子網(wǎng)絡(luò)中會出現(xiàn)供給熱量Ik和排出熱量和排出熱量Ok為負(fù)的為負(fù)的現(xiàn)象。現(xiàn)象。 Ok為負(fù)，說明在指定為負(fù)，說明在指定Tmin下，系統(tǒng)中熱物流無法提供下，系統(tǒng)中熱物流無法提供使冷物流達(dá)到終溫所需的熱量，需要采用外部公用工程熱量使冷物流達(dá)到終溫所需的熱量，需要采用外部公用工程熱量，使，使Ok消除負(fù)值。所需提供的最小熱量就是使消除負(fù)值。所需提供的最小熱量就是使Ok或或Ik中負(fù)值中負(fù)值最大者變成零的熱量。最大者

12、變成零的熱量。 Ok =0處所對應(yīng)溫度為夾點(diǎn)溫度，供給第一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的處所對應(yīng)溫度為夾點(diǎn)溫度，供給第一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的熱量即為所需的最小熱公用工程用量，最后一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)輸出熱量即為所需的最小熱公用工程用量，最后一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)輸出的熱量即為所需的最小冷公用工程用量。的熱量即為所需的最小冷公用工程用量。光盤5-Aspen Energy Analyzer問題表格法求解步驟：問題表格法求解步驟：1.3 夾點(diǎn)的意義夾點(diǎn)的意義n夾點(diǎn)是冷熱組合曲線圖中傳熱溫差最小的夾點(diǎn)是冷熱組合曲線圖中傳熱溫差最小的地方，此處熱通量為零。地方，此處熱通量為零。n夾點(diǎn)將換熱網(wǎng)絡(luò)分為兩個(gè)部分：夾點(diǎn)將換熱網(wǎng)絡(luò)分為兩個(gè)部分：夾點(diǎn)之上稱為夾點(diǎn)之上

13、稱為熱阱熱阱夾點(diǎn)之下稱為夾點(diǎn)之下稱為熱源熱源光盤5-Aspen Energy Analyzern夾點(diǎn)之上只有換熱和熱公用工程，如果夾點(diǎn)之上設(shè)夾點(diǎn)之上只有換熱和熱公用工程，如果夾點(diǎn)之上設(shè)置了冷卻器，用冷公用工程取走熱量置了冷卻器，用冷公用工程取走熱量Q，那么根據(jù)熱平，那么根據(jù)熱平衡，這部分熱量必須由熱公用工程來彌補(bǔ)。衡，這部分熱量必須由熱公用工程來彌補(bǔ)。n同理，夾點(diǎn)之下只有換熱和冷公用工程，如果夾點(diǎn)同理，夾點(diǎn)之下只有換熱和冷公用工程，如果夾點(diǎn)之下使用熱公用工程來加熱，也必然需要增加冷公用之下使用熱公用工程來加熱，也必然需要增加冷公用工程用量。工程用量。n如果發(fā)生跨越夾點(diǎn)的傳熱，即夾點(diǎn)之上的熱物流

14、與如果發(fā)生跨越夾點(diǎn)的傳熱，即夾點(diǎn)之上的熱物流與夾點(diǎn)之下的冷物流進(jìn)行換熱，那么夾點(diǎn)之上的熱公用夾點(diǎn)之下的冷物流進(jìn)行換熱，那么夾點(diǎn)之上的熱公用工程和夾點(diǎn)之下的冷公用工程用量都必然增加。工程和夾點(diǎn)之下的冷公用工程用量都必然增加。光盤5-Aspen Energy Analyzer1.3 夾點(diǎn)的意義夾點(diǎn)的意義 2 夾點(diǎn)技術(shù)與換熱網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn)技術(shù)與換熱網(wǎng)絡(luò) 在石油化工生產(chǎn)過程中，一些工藝在石油化工生產(chǎn)過程中，一些工藝物流需要加熱，而另一些工藝物流需要物流需要加熱，而另一些工藝物流需要冷卻，冷卻，如何合理地將這些物流匹配在一如何合理地將這些物流匹配在一起，充分利用熱物流去加熱冷物流、提起，充分利用熱物流去加熱冷

15、物流、提高過程的熱回收率高過程的熱回收率，以便盡可能減少公，以便盡可能減少公用工程加熱和冷卻負(fù)荷是一個(gè)多方案、用工程加熱和冷卻負(fù)荷是一個(gè)多方案、多目標(biāo)的集成問題。多目標(biāo)的集成問題。光盤5-Aspen Energy Analyzer換熱網(wǎng)絡(luò)合成換熱網(wǎng)絡(luò)合成就是確定出這樣的流程，就是確定出這樣的流程，使它具有最小的冷換設(shè)備（換熱器、加熱使它具有最小的冷換設(shè)備（換熱器、加熱器和冷卻器）投資費(fèi)用和操作費(fèi)用，并將器和冷卻器）投資費(fèi)用和操作費(fèi)用，并將每一個(gè)過程物流由初始溫度達(dá)到指定的目每一個(gè)過程物流由初始溫度達(dá)到指定的目標(biāo)溫度。除此之外，換熱網(wǎng)絡(luò)還要求具備標(biāo)溫度。除此之外，換熱網(wǎng)絡(luò)還要求具備較好的靈活性、

16、操作性和可控性。較好的靈活性、操作性和可控性。光盤5-Aspen Energy Analyzer 2 夾點(diǎn)技術(shù)與換熱網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn)技術(shù)與換熱網(wǎng)絡(luò)2.1 換熱網(wǎng)絡(luò)合成的目標(biāo)換熱網(wǎng)絡(luò)合成的目標(biāo)n 最小公用工程負(fù)荷目標(biāo)：最小公用工程負(fù)荷目標(biāo)：QHmin和和Qcminn 最小換熱單元數(shù)目標(biāo)：最小換熱單元數(shù)目標(biāo)：Uminn 最小傳熱面積目標(biāo)：最小傳熱面積目標(biāo)：Aminn 年總費(fèi)用最小目標(biāo)年總費(fèi)用最小目標(biāo)光盤5-Aspen Energy Analyzer1. 換熱單元數(shù)目目標(biāo)換熱單元數(shù)目目標(biāo)U 換熱單元數(shù)，包括換熱器、加熱器和冷凝器；換熱單元數(shù)，包括換熱器、加熱器和冷凝器；N 冷熱物流總數(shù)，包括公用工程物流，不

17、包括物冷熱物流總數(shù)，包括公用工程物流，不包括物 流分支數(shù)目；流分支數(shù)目；L 獨(dú)立的熱負(fù)荷回路數(shù)；獨(dú)立的熱負(fù)荷回路數(shù)；S 該系統(tǒng)內(nèi)分離為獨(dú)立的子系統(tǒng)數(shù)。該系統(tǒng)內(nèi)分離為獨(dú)立的子系統(tǒng)數(shù)。minUNL S光盤5-Aspen Energy Analyzer 一般情況，當(dāng)系統(tǒng)中不能分離出獨(dú)立的子一般情況，當(dāng)系統(tǒng)中不能分離出獨(dú)立的子系統(tǒng)時(shí)，即系統(tǒng)時(shí)，即S=1。若使。若使U達(dá)到最小，必定使達(dá)到最小，必定使L=0，即把換熱網(wǎng)絡(luò)中所有的熱負(fù)荷回路斷開，即把換熱網(wǎng)絡(luò)中所有的熱負(fù)荷回路斷開，則則minU1N光盤5-Aspen Energy Analyzer1. 換熱單元數(shù)目目標(biāo)換熱單元數(shù)目目標(biāo)1jjlmijqAiTh

18、jjjilmihqTA12. 最小傳熱面積目標(biāo)最小傳熱面積目標(biāo)換熱面積分區(qū)計(jì)算圖換熱面積分區(qū)計(jì)算圖光盤5-Aspen Energy Analyzer3. 年度費(fèi)用最小目標(biāo)年度費(fèi)用最小目標(biāo)年操作費(fèi)用年操作費(fèi)用+設(shè)備投資費(fèi)用設(shè)備投資費(fèi)用=年總費(fèi)用年總費(fèi)用年操作費(fèi)用：年操作費(fèi)用：公用工程費(fèi)用公用工程費(fèi)用+人工操作費(fèi)用人工操作費(fèi)用設(shè)備投資費(fèi)用：設(shè)備投資費(fèi)用：設(shè)備投資費(fèi)用設(shè)備投資費(fèi)用+管道安裝管道安裝+折舊率等折舊率等光盤5-Aspen Energy Analyzer2.2 夾點(diǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)n在網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中在網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中, Tmin的取值的取值對能量的回收和系統(tǒng)的投資運(yùn)行對能量的

19、回收和系統(tǒng)的投資運(yùn)行費(fèi)用有直接影響。費(fèi)用有直接影響。nTmin取值較小取值較小,系統(tǒng)回收熱量系統(tǒng)回收熱量多多,冷、熱公用工程費(fèi)用小冷、熱公用工程費(fèi)用小, 但換熱但換熱面較大面較大,系統(tǒng)造價(jià)高系統(tǒng)造價(jià)高;nTmin取值較大取值較大,系統(tǒng)回收熱量系統(tǒng)回收熱量小小,冷、熱公用工程的費(fèi)用大冷、熱公用工程的費(fèi)用大, 但換但換熱面積小熱面積小,系統(tǒng)設(shè)備投資小。系統(tǒng)設(shè)備投資小。最小傳熱溫差對費(fèi)用的影響最小傳熱溫差對費(fèi)用的影響換熱網(wǎng)絡(luò)中存在換熱網(wǎng)絡(luò)中存在最優(yōu)的夾點(diǎn)溫差最優(yōu)的夾點(diǎn)溫差光盤5-Aspen Energy Analyzer1. 夾點(diǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)基本原則夾點(diǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)基本原則（1）避免有熱流量

20、通過夾點(diǎn)換熱；）避免有熱流量通過夾點(diǎn)換熱；（2）夾點(diǎn)上方應(yīng)該避免使用公用工程冷卻物流；）夾點(diǎn)上方應(yīng)該避免使用公用工程冷卻物流；（3）夾點(diǎn)下方應(yīng)該避免使用熱公用工程加熱物流。）夾點(diǎn)下方應(yīng)該避免使用熱公用工程加熱物流。光盤5-Aspen Energy Analyzer2. 可行性規(guī)則可行性規(guī)則可行性規(guī)則可行性規(guī)則1 對于靠近夾點(diǎn)處的夾點(diǎn)上方，熱工藝物流（包括其對于靠近夾點(diǎn)處的夾點(diǎn)上方，熱工藝物流（包括其分支物流）數(shù)目分支物流）數(shù)目NH不大于冷工藝物流（包括其分支物不大于冷工藝物流（包括其分支物流）數(shù)目流）數(shù)目NC，即，即NH NC 對于靠近夾點(diǎn)處的夾點(diǎn)下方，熱工藝物流（包括其對于靠近夾點(diǎn)處的夾點(diǎn)下

21、方，熱工藝物流（包括其分支物流）數(shù)目分支物流）數(shù)目NH不小于冷工藝物流（包括其分支物不小于冷工藝物流（包括其分支物流）數(shù)目流）數(shù)目NC，即，即NH NC 光盤5-Aspen Energy Analyzer可行性規(guī)則可行性規(guī)則2 對于靠近夾點(diǎn)處的夾點(diǎn)上方，每一夾點(diǎn)匹配中對于靠近夾點(diǎn)處的夾點(diǎn)上方，每一夾點(diǎn)匹配中的熱物流的熱容流率的熱物流的熱容流率MCph不大于冷物流的熱容不大于冷物流的熱容流率流率MCpc ，即，即MCphMCpc 對于靠近夾點(diǎn)處的夾點(diǎn)下方，每一夾點(diǎn)匹配中對于靠近夾點(diǎn)處的夾點(diǎn)下方，每一夾點(diǎn)匹配中的熱物流的熱容流率的熱物流的熱容流率MCph不小于冷物流的熱容不小于冷物流的熱容流率流率

22、MCpc ，即，即MCphMCpc光盤5-Aspen Energy Analyzer2. 可行性規(guī)則可行性規(guī)則3. 經(jīng)驗(yàn)規(guī)則經(jīng)驗(yàn)規(guī)則經(jīng)驗(yàn)規(guī)則經(jīng)驗(yàn)規(guī)則1-所需換熱單元數(shù)目最小所需換熱單元數(shù)目最小 選擇每個(gè)換熱匹配的熱負(fù)荷等于該匹配的冷、選擇每個(gè)換熱匹配的熱負(fù)荷等于該匹配的冷、熱物流中熱負(fù)荷較小者，使之一次匹配可使一個(gè)熱物流中熱負(fù)荷較小者，使之一次匹配可使一個(gè)物流（即熱負(fù)荷較小者）由初始溫度達(dá)到終了溫物流（即熱負(fù)荷較小者）由初始溫度達(dá)到終了溫度。度。經(jīng)驗(yàn)規(guī)則經(jīng)驗(yàn)規(guī)則2-傳熱溫差最大傳熱溫差最大 在考慮經(jīng)驗(yàn)規(guī)則在考慮經(jīng)驗(yàn)規(guī)則1的前提下，如有可能，應(yīng)盡量的前提下，如有可能，應(yīng)盡量選擇熱容流率值相近的冷

23、、熱物流進(jìn)行匹配換熱。選擇熱容流率值相近的冷、熱物流進(jìn)行匹配換熱。光盤5-Aspen Energy Analyzer1. 將換熱網(wǎng)絡(luò)從夾點(diǎn)處分隔成兩部分，即熱端將換熱網(wǎng)絡(luò)從夾點(diǎn)處分隔成兩部分，即熱端-夾夾點(diǎn)上方和冷端點(diǎn)上方和冷端夾點(diǎn)下方，分別進(jìn)行匹配處理；夾點(diǎn)下方，分別進(jìn)行匹配處理；2. 對于與夾點(diǎn)相鄰的子網(wǎng)絡(luò)，按照夾點(diǎn)匹配的可行對于與夾點(diǎn)相鄰的子網(wǎng)絡(luò)，按照夾點(diǎn)匹配的可行性規(guī)則考慮冷、熱物流的匹配換熱，根據(jù)情況決定物性規(guī)則考慮冷、熱物流的匹配換熱，根據(jù)情況決定物流是否需要分支；流是否需要分支；3. 離開夾點(diǎn)后離開夾點(diǎn)后,確定物流匹配換熱的自由度較大，工確定物流匹配換熱的自由度較大，工程師可以考

24、慮系統(tǒng)操作性、彈性及具體工程項(xiàng)目的有程師可以考慮系統(tǒng)操作性、彈性及具體工程項(xiàng)目的有關(guān)要求等；關(guān)要求等；4. 將熱端和冷端的匹配結(jié)果合并起來，作為初步的將熱端和冷端的匹配結(jié)果合并起來，作為初步的換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)結(jié)果。換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)結(jié)果。2.3 夾點(diǎn)設(shè)計(jì)法的步驟夾點(diǎn)設(shè)計(jì)法的步驟光盤5-Aspen Energy Analyzer3 Aspen Energy AnalyzerAspen Energy Analyzer（能量分析器）是（能量分析器）是AspenTech公司旗下的產(chǎn)品，是進(jìn)行換熱網(wǎng)絡(luò)公司旗下的產(chǎn)品，是進(jìn)行換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一個(gè)功能強(qiáng)大的概念設(shè)計(jì)包，提供優(yōu)化設(shè)計(jì)的一個(gè)功能強(qiáng)大的概念設(shè)計(jì)包，提供了夾

25、點(diǎn)分析和換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的環(huán)境，是了夾點(diǎn)分析和換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的環(huán)境，是Aspen在工程應(yīng)用上的一個(gè)重要工具。在工程應(yīng)用上的一個(gè)重要工具。光盤5-Aspen Energy Analyzern計(jì)算能量和設(shè)備投資目標(biāo)計(jì)算能量和設(shè)備投資目標(biāo)n進(jìn)一步改善能量熱集成項(xiàng)目，從而減進(jìn)一步改善能量熱集成項(xiàng)目，從而減少操作費(fèi)用、設(shè)備投資費(fèi)用并使能量利用少操作費(fèi)用、設(shè)備投資費(fèi)用并使能量利用最大化最大化n提供過程能量優(yōu)化的工具提供過程能量優(yōu)化的工具n提供圖表結(jié)合使用的方法提供圖表結(jié)合使用的方法3.1 Aspen Energy Analyzer的功能的功能光盤5-Aspen Energy Analyzer3.2 As

26、pen Energy Analyzer簡介簡介啟動啟動Aspen Energy Analyzer光盤5-Aspen Energy Analyzer新建新建HI Case/HI Project光盤5-Aspen Energy Analyzer3.2 Aspen Energy Analyzer簡介簡介光盤5-Aspen Energy Analyzer輸入物流信息與公用工程輸入物流信息與公用工程至少輸入流股的入口溫度、出口溫度、熱容流率和熱負(fù)至少輸入流股的入口溫度、出口溫度、熱容流率和熱負(fù)荷四個(gè)參數(shù)中的三個(gè)荷四個(gè)參數(shù)中的三個(gè)3.2 Aspen Energy Analyzer簡介簡介工工具具介介紹紹從

27、從Hysys流程中導(dǎo)入數(shù)據(jù)流程中導(dǎo)入數(shù)據(jù)從從Aspen流程中導(dǎo)入數(shù)據(jù)流程中導(dǎo)入數(shù)據(jù)從從Excel中導(dǎo)入數(shù)據(jù)中導(dǎo)入數(shù)據(jù)打開目標(biāo)查看窗口打開目標(biāo)查看窗口打開復(fù)合曲線窗口打開復(fù)合曲線窗口打開總復(fù)合曲線窗口打開總復(fù)合曲線窗口打開公用工程復(fù)合曲線窗口打開公用工程復(fù)合曲線窗口打開換熱網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格圖窗口打開換熱網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格圖窗口光盤5-Aspen Energy Analyzer3.2 Aspen Energy Analyzer簡介簡介目標(biāo)查看窗口目標(biāo)查看窗口夾點(diǎn)溫度夾點(diǎn)溫度能量目標(biāo)能量目標(biāo)所需換熱設(shè)備數(shù)所需換熱設(shè)備數(shù)光盤5-Aspen Energy Analyzer3.2 Aspen Energy Analyzer

28、簡介簡介復(fù)合曲線窗口復(fù)合曲線窗口光盤5-Aspen Energy Analyzer3.2 Aspen Energy Analyzer簡介簡介總復(fù)合曲線窗口總復(fù)合曲線窗口3.2 Aspen Energy Analyzer簡介簡介光盤5-Aspen Energy Analyzer光盤5-Aspen Energy Analyzer換熱網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格圖窗口換熱網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格圖窗口繪制換熱網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格圖繪制換熱網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格圖設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)工具添加換熱器添加換熱器冷公用工程冷公用工程熱公用工程熱公用工程工藝物流工藝物流3.2 Aspen Energy Analyzer簡介簡介熱流熱流冷流冷流熱流入口溫度設(shè)定熱流入口溫度設(shè)定熱流

29、出口溫度設(shè)定熱流出口溫度設(shè)定冷流出口溫度設(shè)定冷流出口溫度設(shè)定冷流入口溫度設(shè)定冷流入口溫度設(shè)定換熱器熱負(fù)荷換熱器熱負(fù)荷換熱器面積換熱器面積換熱器參數(shù)設(shè)定窗口換熱器參數(shù)設(shè)定窗口3.2 Aspen Energy Analyzer簡介簡介光盤5-Aspen Energy Analyzer換熱網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格圖換熱網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格圖光盤5-Aspen Energy Analyzer3.2 Aspen Energy Analyzer簡介簡介自動設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)自動設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)首先將首先將Case文件轉(zhuǎn)換為文件轉(zhuǎn)換為Project文件文件光盤5-Aspen Energy Analyzer3.2 Aspen Energy Ana

30、lyzer簡介簡介HI Project光盤5-Aspen Energy Analyzer3.2 Aspen Energy Analyzer簡介簡介右擊右擊Case1選擇選擇Recommended Designs光盤5-Aspen Energy Analyzer3.2 Aspen Energy Analyzer簡介簡介Recommend Designs參數(shù)設(shè)置窗口參數(shù)設(shè)置窗口 設(shè)置每股物流的最大分離數(shù)和最大設(shè)計(jì)方案數(shù)設(shè)置每股物流的最大分離數(shù)和最大設(shè)計(jì)方案數(shù)光盤5-Aspen Energy Analyzer3.2 Aspen Energy Analyzer簡介簡介自動設(shè)計(jì)方案窗口自動設(shè)計(jì)方案窗口優(yōu)

31、優(yōu)化化工工具具光盤5-Aspen Energy Analyzer3.2 Aspen Energy Analyzer簡介簡介各方案比較各方案比較 可比較總費(fèi)用、換熱器面積、換熱單元數(shù)、設(shè)備投資費(fèi)可比較總費(fèi)用、換熱器面積、換熱單元數(shù)、設(shè)備投資費(fèi)用、冷熱公用工程費(fèi)用、操作費(fèi)用，還可查看各參數(shù)目標(biāo)值。用、冷熱公用工程費(fèi)用、操作費(fèi)用，還可查看各參數(shù)目標(biāo)值。如果以年度總費(fèi)用最小為目標(biāo)，則選擇如果以年度總費(fèi)用最小為目標(biāo)，則選擇A_Design2方案。方案。光盤5-Aspen Energy Analyzer3.2 Aspen Energy Analyzer簡介簡介改造模式（改造模式（Retrofit） 對換熱

32、方案進(jìn)一步優(yōu)化對換熱方案進(jìn)一步優(yōu)化改改造造工工具具3.2 Aspen Energy Analyzer簡介簡介光盤5-Aspen Energy Analyzer例題例題某過程系統(tǒng)含有的工藝物流包括某過程系統(tǒng)含有的工藝物流包括2個(gè)熱物流及個(gè)熱物流及2個(gè)個(gè)冷物流，給定的物流數(shù)據(jù)如下表，假如選取熱、冷物冷物流，給定的物流數(shù)據(jù)如下表，假如選取熱、冷物流間最小允許傳熱溫差為流間最小允許傳熱溫差為20，試分析夾點(diǎn)位置并初，試分析夾點(diǎn)位置并初步設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)。步設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)。物流熱容流率,kW/初始溫度,目標(biāo)溫度,熱負(fù)荷,kWH12.015060180.0H28.09060240.0C12.520125262.5C23.025100225.0光盤5-Aspen Energy Analyzer1.輸入工藝流股數(shù)據(jù)輸入工藝流股數(shù)據(jù)光盤5-Aspen Energy An