换热器网络的综合
化工过程分析与综合习题答案
T
T
H
纯组分 4-4 什么是过程系统的夹点？ 过程系统中传热温差最小的地方或热通量为 0 的地方。 4-5 如何准确的确定过程的夹点位置？ 混合物
H
有两种方法： 1.采用单一的△Tmin 确定夹点位置。 (1)收集过程系统中冷热物流数据。 并得到 QH,min 及 QC,min。 (2)选择一△Tmin 用问题表格法确定夹点位置， (3)修正△Tmin，直至 QH,min 及 QC,min 与现有的冷、热公用工程负荷相 符，则得到该过程系统夹点的位置。 2．采用现场过程中各物流间匹配换热的实际传热温差进行计算。 (1)按现场数据推算各冷、热物流对传热温差的贡献值。 (2)确定各物流的虚拟温度。 因为在计算中采 (3)按问题表格法进行夹点计算， 注意△Tmin 为 0， 用虚拟温度，已经考虑了各物流间的传热温差值。 4-6 如何合理的设计过程的夹点位置？ 设计合理的夹点位置， 可以改进各物流间匹配换热的传热温差以及优 化物流工艺参数，得到合理的过程系统中热流量沿温度的分布，从而 减小公用工程负荷，达到节能的目的。确定各物流适宜的传热温差贡 献值，从而改善夹点。 具有一个热阱（或热源）和多个热源（或热阱） ，满足： i— 第 i 台换热器。 多个热源与多个热阱匹配换热：
3-1
8 6 5 1 3 4 7 2 16 15 17
13 11 12
14
10
9
3-2 2 4 5 12
1 11 6 7
3
8
9
10 3-3 1.单元串搜索法 （1）1,2,3,4,3---合并 3,4---1,2， （3,4）
（2）1,2， （3,4） ，6,5,2---合并 2,3,4,5,6---1， （2， （3）1， （2，
换热网络综述报告模板
换热网络综述报告模板换热网络综述报告一、绪论换热网络是工业过程中常见的能源转移方式，通过高温与低温之间的热交换，实现能源的有效利用。
换热网络的设计和优化对于提高能源效率、降低能源消耗具有重要意义。
本文主要综述了换热网络的设计、优化方法以及相关应用情况。
二、换热网络设计方法1. 网络结构设计：换热网络的结构设计包括换热器的排布、管道连接以及热媒的流动方式等。
常用的设计方法有贪婪算法、图论方法和优化算法等。
2. 管网的确定：在换热网络设计中，管网的确定是一个关键环节。
可以基于贪婪法、动态规划法和模拟退火等方法进行优化，以减少能量消耗和降低压力损失。
三、换热网络优化方法1. 能量综合利用：通过对热源与热负荷的匹配分析，实现能量的综合利用。
此外，采用合适的热媒流动方式，如顺流、逆流和混合流动方式等，可以进一步提高能量利用效率。
2. 负荷分级调整：将热源负荷进行分级调整，根据不同负荷的大小，进行优化设计，以实现能源的最佳分配。
3. 热媒温度分级：通过控制不同热媒的温度级数，实现换热网络的优化设计，将高温热媒与低温热媒进行合理匹配，从而提高能源利用效率。
四、换热网络应用情况1. 化工工艺中的应用：换热网络在化工行业中广泛应用，如石化、冶金、化肥等。
通过合理设计和优化，能够提高生产效率，减少能源消耗。
2. 电力工业中的应用：换热网络在电力工业中也有重要应用，例如燃煤电厂、核电厂等。
通过优化设计换热网络，可以提高发电效率，降低排放。
3. 建筑节能中的应用：换热网络在建筑节能中也有一定应用，如地源热泵、太阳能热水器等。
通过合理利用换热网络，可以节约能源，减少对环境的影响。
五、结论换热网络的设计与优化是提高能源利用效率、降低能源消耗的重要手段。
通过合理的网络结构设计和优化方法，可以实现能源的综合利用，提高产能和效益。
同时，换热网络在工业生产和建筑节能领域都具有重要应用价值。
未来，随着科技的发展和环保要求的提高，换热网络的设计与优化方法也将不断创新和完善，以更好地满足能源需求，推动可持续发展。
基于温差原则的换热网络分步综合策略
［ 摘要 ］ 在温差原则的基础上 ，提出了一种换热 网络 的分 步综 合策略 。用蒙特卡 罗随机 抽样技术优化获得换热 网络 的初 始 结构 ，在 此初始结构的基础上利用换热 网络的温差原则逐步生成新 的换 热器 改变网络结构 ，每步都结合 牛顿法 对整个网络进
行优 化 ，以此权衡设备投资 费用与公 用工程费用来获取具有最优年综合 费用的换热 网络设计结构 。两个具体 的换热网络算例 表 明 ，分 步综 合策略 能够提高换 热 网络 的总换热量 ，实现能量 的综合利用 ；优化结 果与文献值相 比，设备 投资费用 明显减
Ｎｅ ｗｔ ｏｎ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ． Ａ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈｅ ａ ｔ ｅ ｘｃ ｈａ ｎｇ ｅ ｒ ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ａ ｎｎ ｕａ ｌ ｃ ｏｓ ｔ ｗａ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｔ ｒ ａ ｄｅ — ｏｆ ｆ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐｍｅ ｎｔ ｉ ｎｖ ｅ ｓ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ｏｓ ｔ ａ ｎｄ ｕｔ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｃ ｏｓ ｔ ．Ｂｙ ｔ ｈ ｅ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏｆ ｔ ｗｏ ｓ ｐｅ ｃ ｉ ｉｃ ｆ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｘｃ ｈ ａ ｎ ｇｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｃ ａ ｓ ｅ ｓ ，ｉ ｔ ｉ ｓ ｓ ｈｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｓ ｙｎ ｔ ｈｅ ｓ ｉ ｓ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｇ ｙ ｃ ａ ｎ ｅ ｎ ｈ ａ ｎｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｓ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏｍｐｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｅ ｎｅ ｒ ｇ ｙ ｕ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎｖ ｅ ｓ ｔ ｍｅ ｎｔ ｃ ｏ ｓ ｔ ｉ ｓ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｂ ｖｉ ｏ ｕ ｓ ｌ ｙ ｃ ｏｍｐａ ｒ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｐｒ ｅ ｖｉ ｏ ｕｓ ｌ ｉ ｔ ｅ ｒ ａ ｕｒ ｔ ｅ ｄ ａ ｔ ａ， Ｓ Ｏ ｔ ｈｅ
第七章换热网络合成
❖ 换热网络的消耗代价来自三个方面：
换热单元（设备）数；
传热面积；
公用工程消耗。
❖ 换热网络合成追求的目标，是使这三方 面的消耗都为最小值。实际生产装置很 难达到这一目标。通常，最小公用工程 消耗意味着较多的换热单元数，而较少 的换热单元数又需要较大的换热面积。 实际进行换热网络设计时，需要在某方 面做出牺牲，以获得一个折衷的方案。
步骤一 划分温区
❖ （1）分别将所有热流和所有冷流的进、 出口温度从小到大排列起来： 热流体：30，60，150，170 冷流体：20，80，135，140
热流体：30，60，150，170 冷流体：20，80，135，140
（2）计算冷热流体的平均温度，即将热流体温 度下降Tmin/2，将冷流体温度上升上Tmin/2
j
式中j为第i温区的物流数
❖ 照此方法，就可 形成每个温区的 线段，使原来的 三条曲线合成一 条复合曲线，如 图 所示。以同样
的方法，也可将 多股冷流在温-焓 图上合并成一根 冷复合曲线。
7.2.4 夹点的形成
❖ 当有多股热流和多股冷流进行换热时，可将 所有的热流合并成一根热复合曲线，所有的 冷流合并成一根冷复合曲线，然后将两者一 起表示在温-焓图上。在温-焓图上，冷、热 复合曲线的相对位置有三种不同的情况，如 下图所示。
于曲线 B的斜率；
在 T2到 T3的温区内，有三 股热流提供热量，总热量值 为(T2-T3)(A＋B＋C)=H2， 于是这段复合曲线要改变斜 率，即两个端点的纵坐标不 变，而在横轴上的距离等于 原来三股流在横轴上的距离 的叠加。即，在每一个温区 的总热量可表示为：
H i FCP (Ti Ti1 )
热交换网络的合成1、复合曲线法(CompositeCurves)
减少流程对外界热源和冷源的需求，尽量使用流程内部的冷热流 股互相搭配，以达到节约能源的目的。
但会相应增加换热器投资。
热交换网络的合成方法，早在20世纪70年代，Ponton和Nishia曾提出试探 法，80年代末英国人（UMIST）Linnhoff又发明了窄点法，以后随着计算机应用 的迅速发展，人工智能技术也被应用到热交换网络合成领域，如专家系统、神经 网络模型等。
热容流率 CP（MW／℃） 0.2 0.3 0.25 0.15
解：
先在温度－热焓坐标图上画出两条热流股的复合曲线。
流股
1 2 3 4
其温度区间范围：40℃ → 80 ℃ → 200 ℃ → 250 ℃ 热流4 热流3＋热流4 热流4
斜率1/0.15 斜率1/0.4 斜率1/0.15
类型 冷
进口温度 Ti(℃)
令FCp＝CP（称为热容流率） 则：
该直线的斜率为：1/CP
△H
2、多个流股的温度－热焓复合曲线（折线）图 例如：A冷流股，热容流率CPA，温度从T5→T2 B冷流股，热容流率CPB，温度从T3→T1 C冷流股，热容流率CPC，温度从T4→T2
T
T1
T2 T3
A
T4 T5
B C
H
T
T
T1
T2 T3
热流股窄点温度＝150℃＋ △Tmin/2＝160℃（热窄点温度）
冷流股窄点温度＝150℃－ △Tmin/2＝140℃ （冷窄点温度）
2、问题列表法（The problem table algorithm ）
流股 1 2 3 4
类型 冷 冷 热 热
Ti(℃) 20 140 200 250
换热网络.ppt
• 第一节 换热网络合成的基本问题 • 第二节 夹点技术基础 • 第三节 夹点设计
第四章
第一节 换热网络合成的基本问题
一、换热网络的合成
• 换热器网络的最优合成，就是要合成出一定意义上最优的， 并满足把过程的每个物流由初始温度加热或冷却到目标温 度的换热器网络。
给定的条件
1. 一些需要加热的物流和一些需要冷 却的物流
H1 240 960 1200
Heat into 480 960
H1
H2
C1
100
C2
60
C3
60
200
C4
C5
300
CU1
175
H3
H4
H5
HU1
300
200
50
125
150
400
100
100
200
方案3的改进
FCp=3 H1
600
FCp=1 C1
100
Q=480 580
FCp=2
C2
100
220
Q=240
580 Q=720
122000
220400
200
检验可行性：是否满足最小温差20度
第四章
第二节 夹点技术的基础理论
换热网络的设计步骤
（1）选择过程物流以及所要采用的公用工程加热、 冷却物流的等级；
（2）确定适宜的物流间匹配换热的最小允许传热 温差以及公用工程加热与冷却负荷；
（3）综合出一组候选的换热网络； （4）对上述网络进行调优，得出适宜的方案； （5）对换热设备进行详细设计，得出工程网络； （6）对工程网络作模拟计算，进行技术经济评价
和系统操作性分析。如对结果不满意，返回第 （2）步，重复上述步骤，直至满意；
供热系统中的换热器网络优化设计与运行控制
供热系统中的换热器网络优化设计与运行控制换热器是供热系统中的重要组成部分，它起到了热量传递的关键作用。
换热器的网络优化设计与运行控制是提高供热系统能效和经济性的重要手段。
本文将从换热器网络的设计、运行控制等方面，探讨如何优化供热系统中的换热器。
首先，换热器网络的设计是优化供热系统的关键一环。
在设计过程中，需要充分考虑供热系统的热负荷、热源和热网的特性等因素，以确定合理的换热器网络结构和尺寸。
设计时应尽量减小热源和热网之间的温度差，提高热量传递效率。
同时，还应考虑换热器的布局方式、管道连接方式等，以降低系统的压力损失和能耗。
此外，还可以通过选择合适的换热介质、管道材料和绝热材料等，提高系统的传热效果和热损失控制能力。
其次，运行控制对于换热器的优化设计同样重要。
通过合理的运行控制策略，可以实现供热系统的稳定运行和高效能运行。
在日常运行中，应根据实际热负荷情况，合理调整供热模式、换热器的运行参数等，以保证系统的热平衡和热效率。
例如，在高峰时段可以适当提高供热温度，以满足用户的热量需求；而在低负荷时段，可以降低供热温度，减少能耗。
此外，还可以利用先进的控制技术，如PID控制、模糊控制等方法，对换热器的运行进行智能化控制，以更好地适应供热系统的变化。
另外，换热器维护与管理也是优化供热系统的重要环节。
定期的检修和维护可以保证换热器的正常运行和延长其使用寿命。
在维护过程中，应及时清理换热器内部的污垢和沉积物，以保持管道的畅通和换热面的清洁。
同时，还应定期检查并更换损坏的换热器元件，以确保系统的正常运行。
此外，还可以利用在线监测技术，对关键参数进行实时监测和分析，以发现和解决潜在问题。
总之，供热系统中的换热器网络优化设计与运行控制是提高供热系统能效和经济性的重要手段。
通过合理设计换热器网络结构、优化运行控制，可以实现供热系统的稳定运行和高效能运行。
同时，定期的维护和管理也是保证供热系统长期稳定运行的关键措施。
为了进一步提高供热系统的性能，未来可以开展更多的优化研究，如换热器网络的动态调控、能源回收利用等方面的研究。
换热器网络的优化及可视化
未来需要进一步深入研究微通道换热器的性能提升、成本控制以及应用领域的 拓展等问题。
谢谢观看
参考内容
在能源转换和利用领域，换热器作为一种重要的设备，其性能优劣直接影响到 整个系统的效率和成本。本次演示将围绕换热器的热力学分析与优化设计进行 深入探讨，旨在提高换热器的性能和降低能耗。
换热器在各种工业过程中扮演着重要角色，例如在石油化工、制冷、核能等领 域。然而，随着能源成本的上升和对环保的重视，对换热器性能的要求也越来 越高。因此，对换热器进行热力学分析并寻求优化设计方案具有重要意义。
选型管壳式换热器需要遵循一定的步骤。首先，需要初步确定换热器的类型和 规格，这需要根据工艺要求和实际需求进行选择。接着，需要考虑与换热器相 连接的管道规格和尺寸，以确保流体流速和流量适应换热器的要求。随后，需 要计算流体的流量、温度等参数，以确定换热器的传热系数和热阻，并评估其 是否满足工艺要求。最后，还需要考虑设备的材料、加工精度、保温和防腐等 方面的因素，以确保换热器具有较高的可靠性和使用寿命。
管壳式换热器是一种将两种不同温度的流体通过热交换实现能量传递的设备。 它主要由壳体、管束、折流板、进出口等组成。根据不同的工艺要求和应用场 景，管壳式换热器可以分为多种类型，如单管程、多管程、套管式等。这些不 同类型的换热器具有各自的特点和适用范围，因此，在优化选型时，需要根据 实际需求进行选择。
三、优化设计
微通道换热器的优化设计主要涉及以下几个方面：通道数、通道直径、通道长 度、流动方式等。这些参数的选择和设计直接影响到换热器的传热效果和阻力 损失。具体优化方法如下：
1、参数优化：通过调整通道数、通道直径和通道长度等参数，寻求最佳的传 热效果和阻力损失。
2、数值优化：借助数值模拟方法，对微通道换热器进行性能预测和优化。常 用的数值模拟软件包括Fluent、ANSYS等。
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第六章换热器网络的综合换热器网络的综合的目标是，在公用工程用量最少的前提下，寻找设备投资最少（即换热单元数最少）。
实际上，这个目标很难同时满足，在实际进行网络设计时，一般是先找出最小公用工程消耗，然后再采取一定方法，减少换热单元数。
6.1 热力学最小传热面积网络的综合根据有效能分析，在T-H图上合理分配传热温差及热负荷，实现冷热流体的逆流分配，得到满足要求的热力学最小面积网络。
具体步骤：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调整冷热物流的组合曲线，使得最小传热温差不小于指定值；④划分温度间隔区间，进行物流匹配。
具体作法说明：例如，一换热器系统，包含两个热物流H1、H2和一个冷物流C1，经上述步骤一、二、三后，在T-H图上得到的结果如图6-1所示。
线段AE、FD、GH分别表示物流H2、H1、C1，热物流的组合曲线为ABCD，物流间的最大换热量为Q R，所需的最小公用工程冷却负荷为Q C,min，所需的最小公共工程加热负荷为Q H,min。
图6-1 确定物流间的最大换热量按照第四步，进行组合曲线区间的分割，由热物流组合曲线的折点B和C，分别引垂线交冷物流线段GH于点I和P，则表面冷物流C1的IP段要同热物流H1的CF线段进行匹配热物流H2的BE部分匹配换热，为此，要把冷物流的IP段要分解为两股物流，分割结果见图6-2。
图6-2 分割区间确定匹配关系图6-3 对应图6-2的换热网络换热网络合成的研究（1）Hohmann的开创性工作。
提出了换热网络最少换热单元数的计算公式，在温焓图上进行过程物流的热复合，找到了换热网络的能量最优解，即最小公用消耗，从理论上导出了换热网络的两个理想状态，从而为换热网络设计指明了方向。
（2）Linnhoff和Flower的工作从热力学的角度出发，划分温度区间和进行热平衡计算，这样可通过简单的代数运算就能找到能量最优解（即最小公用工程消耗），这就是著名的温度区间法（简称TI法）。
工业换热器网络的设计，大都以总的年费用最小为目标。
总的年费包括操作费和设备投资费（以年计），这是一个综合指标，要兼顾多个目标：公用工程负荷最小，换热面积最小，换热设备数最小，换热器适宜的传热温差，设备、泵、管路等具体工程因素。
以年费为目标优选ΔT min的方法（参见第五章的PPT）。
一旦ΔT min选定，则确定了系统的夹点。
夹点的存在限制了能量的进一步回收，它表明了换热网络消耗的公用工程用量已达到最小状态。
求解能量最优的过程就是寻找夹点的过程。
夹点把整个问题分解成了夹点上热端与夹点下冷端两个独立的子系统，在夹点之上，换热网络仅需要热公用工程，因而是一个热阱。
在夹点之下，换热网络只需要冷公用工程，因而是一个热源，避免夹点之上热物流与夹点之下冷物流间的匹配，夹点之上禁用冷却器，夹点之下禁用加热器。
下面介绍如何利用夹点的特性，设计能量最优的热回收网络，以及如何对网络结构进行调优。
6.2 夹点处物流间匹配换热的可行性规则因为夹点处温差最小，限制最严，一旦离开夹点，选择的余地就加大了，由于夹点处的特性，导致夹点的处的匹配不能随意进行，因此提出夹点匹配的概念，可以通过图6-4理解。
图6-4夹点匹配示意图图(a)中的换热器1为夹点匹配，其热物流H1与冷物流C1直接与夹点相通，即换热器1的右端传热温差已达到ΔT min，不能再小了。
但换热器2不是夹点匹配，因为其中热物流H1与夹点间隔着换热器1。
图(b)中，换热器1及换热器2皆为夹点匹配，但换热器3不是夹点匹配。
下面讨论夹点之上及夹点之下的匹配规则。
夹点匹配可行性规则l：对于夹点上方，热物流数目(包括其分支物流)NH不大于冷物流(包括其分支物流)数目NC ，即，NC NH ≤该规则可解释如下。
参看图6-5(a)，其中热物流号为l ，2，3，冷物流号为4、5。
热物流2同冷物流4(换热器1)及热物流3同冷物流5(换热器2)为夹点匹配，此时还剩下热物流1，已不能与冷物流构成夹点匹配了。
若热物流l 同冷物流4或5进行匹配则必定违反ΔT min 的要求，这是因为冷物流4经换热器1后温度上升为(80+dT 4)，冷物流5经换热器2后温度上升为(80+dT 5)，而热物流1在夹点处的温度为90C ，显然[90-(80+dT 4)]或[90-(80+dT 5)]都小于规定的ΔT min ＝10℃。
所以，为了使热物流1冷却到夹点温度90℃，只好采用公用设施冷却物流，但这违反了前面叙述过的基本原则之二，即在夹点上方引入公用设施冷却物流，必然增加了公用设施加热负荷，造成双倍的浪费，达不到最大的热回收。
为此，夹点上方一定要保证用夹点处的冷物流把热物流冷却到夹点温度，即保证热物流为夹点匹配。
对于图6-5(a)的情况，考虑用冷物流5(或冷物流4)的分枝同热物流1进行匹配换热，见图(b)，则满足了ΔT min 的传热温差要求，而且不必引入公用设施冷却物流。
图6-5 夹点上方NC NH >时当夹点上方冷物流数多于热物流数时，如图6-6所示，若冷物流找不到热物流同其匹配，则可引入公用设施加热物流把其加热到目标温度，即设置加热器量，这是允许的，并不违背前述的夹点设计基本原则。
C 5 C 4 H 2H 1 H 3 (a)(b)图6-6 夹点上方NC NH <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： 该不等式刚好与夹点上方(热端)的情况反向。
夹点下方应尽量不引入公用设施加热物流，否则会造成公用设施加热与冷却负荷的双倍浪费。
该规则的说明可参见图6-7。
当热物流数多于冷物流数，如图6-7(c)所示。
若热物流找不到冷物流与其匹配时，则可引入公用设施冷却物流把其冷却到目标温度，即设置冷却器C 。
C 4 C 3 H 1H 2 C 5CH N N ≥C 4 C 3 H 1 H 2 C 5（a ）C 4 H 3 H 1 （c ）H 2 C 5(b)图6-7 夹点下方冷热流股匹配规则2：夹点上方，每一夹点匹配中热物流的热容流率CP H小于或等于冷物流的热容量流率CP C,即：CP H≤ CP C夹点下方，每一夹点匹配中热物流的热容流率CP H大于或等于冷物流的热容量流率CP C,即：CP H≥ CP C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 T min 。
离开夹点后，由于物流间的传热温差都增大了，所以不一定遵循该规则。
图6-8 夹点之上热容流率的匹配原则图6-9 夹点之下热容流率的匹配原则6.3 物流间匹配换热的经验规则上面讨论的两个可行性，对夹点匹配来说是必须遵循的，但在满足该两个规则约束前提下，还存在多种匹配的选择。
基于热力学和传热学原理，以及从减少设备投资费出发，下面提出的经验规则具有一定的实用价值。
经验规则1每个换热器的热负荷应等于该换热器冷热物流匹配中热负荷较小者，以保证经过一次换热，既可以使一个物流达到规定的目标温度,以减少所用换热设备的数量。
经验规则2应尽量选择热容量流率相近的冷、热流体进行匹配换热，使得换热器在结构上相对合理，且在相同的热负荷及相同的有效能损失下，其传热温差最大。
例题物流数据∆T min=20o C物流热容流率初始温度目标温度热负荷kW/ o C o C o C kWCP T s T t QH1 2.0 150 60 180.0H2 8.0 90 60 240.0C1 2.5 20 125 262.5C2 3.0 25 100 225.0根据问题表格或T-H图，可得到如下信息：在∆T min=20o C的情况下，夹点温度在90o C（热流体夹点温度）和70o C（冷流体夹点温度）之间，故夹点温度T = 80o C.最小公用工程加热量Q H min = 107.5 kw最小公用工程冷却量Q C min = 40 kwI 热端的设计夹点以上，流股数符合规则1(热流股数1，小于冷流股数2)及规则2(热流股热容流率2.0, 冷流股热容流率2.5、3.0)按经验规则，应使热流股1与冷流股1匹配，得图6-10。
该设计中H1与C1一次匹配即可把热物流H1从150℃冷却到夹点温度90℃，且该两物流的热容流率相近。
由该两物流的热衡算，可知冷物流由夹点温度被加热到118℃，剩下再用加热器加热到终温125℃。
冷物流C2已无热物流同其匹配，所以设置加热器使其由夹点温度70℃加热到终温100℃。
热流热容流率夹点端的温度另一端温度热负荷H1 2 90 150 120C1 2.5 70 125 137.5C2 3 70 100 90 ****夹点上方的物流间匹配的可行性规则为：NCNH≤；CP H≤ CP C图6-10夹点热端设计II冷段的设计热流热容流率夹点端的温度另一端温度热负荷H1 2 90 60 60H2 8.0 90 60 240C1 2.5 70 20 125C2 3 70 25 135****夹点上方的物流间匹配的可行性规则为：NCNH≥；CP H≥ CP C第一个不等式可以满足，为了满足第二个不等式，需把热物流H2分支，以保证冷物流C1、C2实现夹点匹配，热物流H1不能同冷物流C1、C2实现夹点匹配。
分支的匹配方案（1）把热物流H2分支，并一次匹配完成冷物流C2的热负荷，H1需分配给C2的热量为135kw，直接把C2升温到夹点温度；分配给C1的热量为105kw，只能把28℃的冷物流C1升温到夹点温度，因此需要H1提供20kw热量把C1从初温20℃升温到28℃，同时H1从夹点温度90℃降温到80℃，H1剩下的热负荷已无冷却物流同其匹配，所以设置冷却器C，把其冷却到目标温度60℃。
图6-11夹点冷端设计（1）分支的匹配方案（2）把热物流H2分支，并一次匹配完成冷物流C1的热负荷，H1需分配给C1的热量为125kw，直接把C1升温到夹点温度；分配给C2的热量为115kw，只能把31.7℃的冷物流C2升温到夹点温度，因此需要H1提供20kw热量把C2从初温25℃升温到31.7℃，同时H1从夹点温度90℃降温到80℃，H1剩下的热负荷已无冷却物流同其匹配，所以设置冷却器C，把其冷却到目标温度60℃。
图6-12夹点冷端设计（2）***图6-11和6-12的换热方案都需要4个换热设备，没有明显的优劣，皆可选用III 需用最小公用工程的加热与冷却负荷的整体设计把上面的热端设计与冷端设计结合起来，就可得出需用最小公用工程加热与冷却负荷的整体设计，见图6-13。
该设计需要公用工程加热负荷17.5+90=107.5kw，需公用工程冷却负荷40kw。
该方案需要两个加热器、4个换热器，1个冷却器，共七台设备。
图6-13具有最小公用工程加热与冷却负荷的整体设计方案习题：根据下列流股数据在T-H图上作出冷、热组合曲线，在图上确定Q C,min，Q R,max，Q H,min。