化工節(jié)能原理與技術(shù)6課件

化工節(jié)能原理與技術(shù)62024/4/18化工節(jié)能原理與技術(shù)6第2章節(jié)能的熱力學(xué)2.4能量的火用計(jì)算2.4.6化學(xué)反應(yīng)的最大有用功

穩(wěn)定流動系統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)結(jié)論：可逆定溫系統(tǒng)作出的最大反應(yīng)有用功等于系統(tǒng)自由焓的減少。最大反應(yīng)有用功是狀態(tài)參數(shù)2化工節(jié)能原理與技術(shù)6第2章節(jié)能的熱力學(xué)2.6裝置的火用效率和火用損失系數(shù)火用效率火用效率反映了實(shí)際過程接近理想過程的程度，從能量的質(zhì)來評價過程的優(yōu)劣。例2-11試導(dǎo)出電熱水器熱效率與火用效率的數(shù)學(xué)表達(dá)式。設(shè)熱水器絕熱良好，通過器壁向環(huán)境散失的熱量為0。并求當(dāng)t1=t0=25℃Δt=50℃時的熱效率和火用效率。

3化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.1流體流動及流體輸送機(jī)械3.1.1流體流動降低火用損失采取的途徑解決好能耗減少與投資增大的矛盾4化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.1流體流動及流體輸送機(jī)械3.1.2流體機(jī)械提高流體機(jī)械本身的性能在流體機(jī)械的運(yùn)行方面，提高節(jié)能潛力3.1.2.1選用合適的流體機(jī)械5化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.1流體流動及流體輸送機(jī)械3.1.2流體機(jī)械3.1.2.1選用合適的流體機(jī)械6化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.1流體流動及流體輸送機(jī)械3.1.2流體機(jī)械3.1.2.2選用合適的流量改變管路特性曲線：通過調(diào)節(jié)閥門的開度實(shí)現(xiàn)改變離心泵特性曲線：改變轉(zhuǎn)速、切削葉輪直徑以及采用泵的串聯(lián)或并聯(lián)7化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.1流體流動及流體輸送機(jī)械3.1.2流體機(jī)械3.1.2.2選用合適的流量8化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.1流體流動及流體輸送機(jī)械3.1.2流體機(jī)械3.1.2.2選用合適的流量改變管路特性曲線：通過調(diào)節(jié)閥門的開度實(shí)現(xiàn)改變離心泵特性曲線：改變轉(zhuǎn)速、切削葉輪直徑以及采用泵的串聯(lián)或并聯(lián)推薦的流量調(diào)節(jié)方式：（1）變頻裝置：負(fù)荷變化頻繁且負(fù)荷變化大（2）采用不同的泵：調(diào)節(jié)幅度大、時間長（3）閥門調(diào)節(jié)：負(fù)荷變化頻繁但負(fù)荷變化不大9化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.2換熱3.2.1換熱過程PHTHPLTL10化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.2換熱3.2.1換熱過程溫差傳熱引起的火用損失：采用逆流換熱、增大傳熱面積、強(qiáng)化傳熱以提高傳熱系數(shù)。流動阻力引起的火用損失作業(yè)：如何減少溫差傳熱；如何減少流動阻力；從這兩方面，總結(jié)出減少火用損失的措施11化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.2換熱3.2.2設(shè)備和管道的保溫（1）管道12化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.2換熱3.2.2設(shè)備和管道的保溫（2）平面壁13化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)蒸發(fā)的目的（1）獲得濃縮的溶液（2）脫除溶劑，后續(xù)結(jié)晶（3）脫除溶劑中的雜質(zhì)一側(cè)為蒸汽冷凝，一側(cè)為液體沸騰生蒸汽（或加熱蒸汽）：作為熱源的水蒸汽二次蒸汽：蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽14化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.1多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)的原理每一個蒸發(fā)器稱為一效，提高了生蒸汽的利用率W:蒸發(fā)出的水量D:加熱蒸汽（生蒸汽）用量15化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.1多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)的原理每一個蒸發(fā)器稱為一效，提高了生蒸汽的利用率16化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.1多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)的生蒸汽利用率的提高是以降低其生產(chǎn)強(qiáng)度為代價獲得的。生產(chǎn)強(qiáng)度：通過單位傳熱面的傳熱速率表示三效蒸發(fā)器單效蒸發(fā)器17化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.1多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)的生蒸汽利用率的提高是以降低其生產(chǎn)強(qiáng)度為代價獲得的。生產(chǎn)強(qiáng)度：通過單位傳熱面的傳熱速率表示ΔtT

:第一效加熱蒸汽的溫度-末效蒸發(fā)室壓力下蒸汽的飽和溫度有效溫度差：生蒸汽溫度–溶液沸點(diǎn)（單效）溫度差損失：溶液沸點(diǎn)（過熱蒸汽）-飽和蒸汽溫度（單效）18化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.1多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)的生蒸汽利用率的提高是以降低其生產(chǎn)強(qiáng)度為代價獲得的。（1）并流加料19化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.1多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)的生蒸汽利用率的提高是以降低其生產(chǎn)強(qiáng)度為代價獲得的。（2）逆流加料20化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.1多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)的生蒸汽利用率的提高是以降低其生產(chǎn)強(qiáng)度為代價獲得的。（3）錯流加料；（4）平流加料21化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.2額外蒸汽的引出額外蒸汽的效數(shù)越往后移，生蒸汽的利用率越高。22化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.2額外蒸汽的引出額外蒸汽的效數(shù)越往后移，生蒸汽的利用率越高。推廣至n效23化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.3二次蒸汽的再壓縮機(jī)械壓縮蒸汽動力壓縮3.3.3.1機(jī)械壓縮比較不同能源為動力的系統(tǒng)時，采用一次能源利用系數(shù)。24化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.3二次蒸汽的再壓縮3.3.3.1機(jī)械壓縮經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的機(jī)械壓縮式熱泵蒸發(fā)，其一次能源利用率高于八效蒸發(fā)。25化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.3二次蒸汽的再壓縮3.3.3.1機(jī)械壓縮電熱比價和壓縮機(jī)的壓比是決定經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素；根據(jù)總費(fèi)用最小來確定蒸發(fā)器的最佳傳熱溫差；經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的機(jī)械壓縮式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)，其年度總成本介于三效到四效之間；壓縮機(jī)所需壓縮功的計(jì)算式為：加熱蒸汽變飽和蒸汽所注入水量26化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.3二次蒸汽的再壓縮3.3.3.2蒸汽動力壓縮與機(jī)械壓縮式相比，蒸汽動力式的能量利用率較低，節(jié)能率介于二效和三效之間，經(jīng)濟(jì)效益也介于二效和三效之間。27化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.3二次蒸汽的再壓縮3.3.3.2蒸汽動力壓縮噴射系數(shù)：單位工作蒸汽所能引射的二次蒸汽量h2:噴射泵工作蒸汽的焓；h3:噴射泵噴嘴出口蒸汽的焓；h4:噴射泵擴(kuò)壓管出口混合蒸汽的理論焓；h5:噴射泵擴(kuò)壓管入口混合蒸汽的實(shí)際焓；噴射泵的高壓工作蒸汽量28化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.3二次蒸汽的再壓縮3.3.3.2蒸汽動力壓縮噴射泵的熱量衡算：h:噴射泵出口處混合蒸汽的實(shí)際焓；h1:二次蒸汽的焓；h2:噴射泵工作蒸汽的焓；m:被引射的二次蒸汽量作業(yè)：如何提高m,從而提高能量利用率?29化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.3二次蒸汽的再壓縮3.3.3.2蒸汽動力壓縮采用多效蒸發(fā)提高能量利用率噴射泵起到增加一效的作用30化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.3二次蒸汽的再壓縮3.3.3.2蒸汽動力壓縮并列組合式熱泵蒸發(fā)工藝思考：畫出完整的并列組合式熱泵蒸發(fā)工藝示意圖31化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.3蒸發(fā)3.3.4冷凝水熱量的利用直接利用冷凝液顯熱來預(yù)熱料液，也可采用自蒸發(fā)方式回收潛熱。32化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.4精餾精餾是分離互溶液體混合物的最常用方法，分離依據(jù)是各組分揮發(fā)性不同33化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.4精餾精餾塔的熱量衡算QS:再沸器的加熱量；QF:料液帶進(jìn)的熱量；QD:塔頂產(chǎn)品帶出的熱量；QC:塔頂冷凝器的冷卻量；QW:塔底產(chǎn)品帶出的熱量；34化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.4精餾精餾過程是一個不可逆過程，火用損失由下列不可逆引起：流體流動阻力造成的壓力降（壓差）；不同溫度物流間的傳熱或不同溫度物流的混合（溫度差）；相濃度不平衡物流間的傳質(zhì)或不同濃度物流的混合（濃度差或化學(xué)勢差）35化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.4精餾預(yù)熱進(jìn)料，以較低溫位的熱能代替再沸器要求的高溫位熱能思考：對于難分離體系，為什么降低進(jìn)料液預(yù)熱溫度有利于分離？36化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.4精餾3.4.2塔釜液余熱的利用塔釜液的顯熱變?yōu)闈摕醽砝?7化工節(jié)能原理與技術(shù)6第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.4精餾3.4.3塔頂蒸汽余熱的回收利用直接熱利用：產(chǎn)生低壓蒸汽余熱制冷：采用吸收式制冷裝置產(chǎn)生冷量余熱發(fā)電：用塔頂余熱產(chǎn)生低壓蒸汽驅(qū)動透平發(fā)電。38化工