[发明专利]一种基于各股流体非线性温焓关系的换热网络夹点确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及过程工业热交换网络的确定方法，尤其是一种用于具有非线性温焓关系流体的热交换网络的夹点确定方法。

背景技术

在过程工业中，一些流股需要加热，而另一些流股需要冷却。通过合理地将这些流股匹配换热，充分利用物流自身的热量，用热物流去加热冷物流，或者冷物流去冷却热物流，使物流达到指定的温度和相态，通过系统内的热量回收来减少对外部公用工程的消耗，这就是换热网络的任务。换热网络用于回收系统中可利用的能量，减少对外部公用工程的需求，是化工、冶金、炼油、造纸、水泥、食品、制药、电力等过程工业的一个重要子系统，其设计水平高低直接决定了过程系统的能耗和经济性。

现有的换热网络确定方法，无论是基于热力学的夹点分析方法或者数学规划方法，是建立在物质恒定物性(即定比热容)基础上的，对物性的考虑以线性温焓关系为最基本假设。物质的定压比热容是受热力学状态影响的基本热物性参数之一，虽然在大多数情况下，可将其视作常数来处理，但在某些情况下，其值可随温度变化而发生显著改变，例如对于临界流体或近临界流体、相变流体而言，比热容的变化相当可观。对非线性温焓关系、等温或非等温相变等问题，现有方法通过采用分段线性化近似，或者将等温相变近似为温差为1℃、定比热的方式，或者将非等温相变在泡点-露点之间进行线性插值近似等方式将其转化为恒比热、定物性问题，不仅会导致错误的夹点位置，甚至在某些温区有可能颠倒热流的方向、从而影响换热网络集成的结果。因此，当面临诸如LNG的汽化、低温近临界流体的换热、生物质能转化&综合利用中非共沸碳氢混合物的换热、制氢过程熔融物的热回收，以及传统过程工业中非共沸混合物的相变换热(石化工业中最常见)等问题时，现有换热网络确定方法将遭遇严峻的挑战。基于非线性温焓关系的换热网络确定方法对过程工业的节能具有重要意义。目前在公开文献中尚未有基于各股流体非线性温焓关系的换热网络夹点确定方法方面的成果。

发明内容

为了克服已有换热网络确定方法无法正确设计考虑临界流体或近临界流体、相变流体等比热容发生明显变化的，即具有非线性温焓关系的热交换网络的不足，本发明提供一种能够考虑流体非线性温焓关系影响的、基于各股流体非线性温焓关系的换热网络夹点确定方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于各股流体非线性温焓关系的换热网络夹点确定方法，包括以下步骤：

1)、在温-焓图上绘制所有流体的温变与焓变关系曲线，过程如下：

首先，将流体温度转换为位移温度，即热物流温度降低ΔT_min/2，冷物流温度增加ΔT_min/2：

TH,i*=TH,i-ΔTmin/2---(1)]]>

TC,j*=TC,j+ΔTmin/2---(2)]]>