夹点法手算及aspen设计换热网络实例(仅供借鉴)

作业题：一过程系统含有的工艺物流为2个热物流和2个冷物流，数据见下表。冷热流股最小传热温差为min T ∆=15℃，试进行还热网络设计及用能评价。

物流编号 热容流率Cp(kW/℃)

初始温度Ts(℃)

终了温度Tt(℃)

H1 2.0 150 60 H2 7.0 90 55 C1 2.0 20 125 C2

3.0

25

100

一、采用问题表法确定夹点位置：

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： 热流体：55，60，90，150 冷流体：20，25，100，125

2、计算冷热流体的平均温度，即将热流体温度下降min T ∆/2，将冷流体温度上升min T ∆/2： 热流体：47.5，52.5，82.5，142.5 冷流体：27.5，32.5，107.5，132.5

3、将所有冷热流体的平均温度从小到大排列：

冷热流体：27.5，32.5，47.5，59.5，82.5，107.5，132.5，142.5

4、划分温区：

第一温区：142.5 — 132.5 第二温区：132.5 — 107.5 第三温区：107.5 — 82.5 第四温区：82.5 — 52.5 第五温区：52.5 — 47.5 第六温区：47.5 — 32.5 第七温区：32.5 — 27.5

5、温区内热平衡计算：))((

1i +--=∆∑∑i i H

C

T T Cp

Cp H

第一温区：1H ∆=（0-2.0）（142.5-132.5）= -20 第二温区：2H ∆=（2.0-2.0）（132.5-107.5）= 0 第三温区：3H ∆=（2.0+3.0-2.0）（107.5-82.5）= 75 第四温区：4H ∆=（2.0+3.0-2.0-7.0）（82.5-52.5）= -120

第五温区：5H ∆=（2.0+3.0-7.0）（52.5-47.5）= -10 第六温区：6H ∆=（2.0+3.0-0）（47.5-32.5）= 75 第七温区：7H ∆=（2.0-0）（32.5-27.5）= 10

6、计算外界无热量输入时各温区之间的热通量： 第一温区：输入热量=0，输出热量=20

第二温区：输入热量=20，输出热量=20+0=20 第三温区：输入热量=20，输出热量=20-75=-55 第四温区：输入热量=-55，输出热量=-55+120=65 第五温区：输入热量=65，输出热量=65+10=75 第六温区：输入热量=75，输出热量=75-75=0 第七温区：输入热量=0，输出热量=0-10=10

7、计算外界输入最小公用工程时各温区之间的热通量： 第一温区：输入热量=55，输出热量=55+20=75 第二温区：输入热量=75，输出热量=75+0=75 第三温区：输入热量=75，输出热量=75-75=0 第四温区：输入热量=0，输出热量=0+120=120 第五温区：输入热量=120，输出热量=120+10=130 第六温区：输入热量=130，输出热量=130-75=55 第七温区：输入热量=55，输出热量=55-10=45

8、确定夹点位置

第三、第四温区之间热通量为0，此处就是夹点，即夹点在平均温度82.5℃，热物流90℃，冷物流75℃处。

最小加热公用工程量为55kW ，最小冷却公用工程量为45kW 。

二、使用Aspen Energy Analyzer 设计换热网络：

1、 在Aspen Energy Analyzer 中输入冷热物流已知参数，如下图所示：

2、 输入冷热物流最小温差为15℃

3、 查看夹点计算结果：

如上图所示，最小输入热量值为55KJ/h，冷最小冷却热量值为45KJ/h。夹点处温度为热物流90℃，冷物流75℃，与问题表法计算结果相同。

4、设计换热方案：

由Aspen Energy Analyzer求解换热方案，以下为其中两种推荐方案：

三、用能评价：

如采用第一种推荐方案，其效果如下：

使用热公用工程量为82KJ/h，冷公用工程量为72 KJ/h。分别为最小值的149.1%和160.0%。