[发明专利]一种包含非等温相变流体的换热网络最小冷公用工程需求的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业热交换网络的设计领域，尤其是一种包含非等温相变流体的换热网络最小冷公用工程需求的确定方法。

背景技术

在工业过程中，为了满足工艺的技术需要，一些冷的流体要被加热到工艺条件指定的温度状态，而另外一些热的流体则要被冷却到工艺条件指定的温度状态。通过合理地将这些热、冷流股进行匹配换热，充分利用工业过程内部物流的热量，用热的流体去加热冷的流体，用冷的流体去冷却热的流体，使物流达到指定的温度和相态，通过回收系统内部的热量来减少对外部公用工程的消耗，这就是工业热交换网络(换热网络)的作用。换热网络用于回收系统中可以利用的能量，降低对外部公用工程的需求，是石化、化工、冶金、造纸、水泥、食品、电力等工业系统的一个重要子系统。换热网络回收利用工业系统内部热量的程度直接决定了工业系统的能耗和经济性，对节能减排有着重要影响。

在换热网络的设计中，一个重要问题是工业系统内部可以加以回收利用的热量究竟有多少，即如何确定最大热回收潜力。换热网络的最大热回收潜力决定了工业系统的最小能耗需求和节能潜力的大小。

夹点法是换热网络的常用设计方法，该方法以热力学为依据来确定换热网络的最大热回收潜力。夹点法建立在物质比热容为常数这一假设之上，即流体所吸收或释放的热量与其温度变化成正比。石化、化工、气体加工、低温工业等工业过程通常包含诸多蒸馏或精馏、蒸发、冷凝、再沸等操作单元，所涉及的流体常常是多组分混合物，流体的非等温相变过程非常常见。对包含非等温相变的流体的换热网络，其热流量与温度之间的关系呈现出比较显著的非线性特征，此时传统夹点法就无法正确地估计换热网络的最小冷公用工程需求，甚至严重误判工业系统的能耗需求。目前在公开文献报道中尚未出现包含非等温相变流体的换热网络最小冷公用工程需求的确定方法方面的成果。

发明内容

为了克服现有夹点法不能正确估计包含非等温相变流体的换热网络的最小冷公用工程需求的局限性，本发明提供一种基于流体实际物性的、包含非等温相变流体的换热网络最小冷公用工程需求的确定方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种包含非等温相变流体的换热网络最小冷公用工程需求的确定方法，所述方法包括以下步骤：

1)提取流体的工艺参数和物性数据

物流的工艺参数和物性数据包括：组成，流量，进口温度T_in，出口温度T_out，焓和比热容，采用流体实际的温焓物性关系；

2)设置换热网络的最小传热温差ΔT_min

3)进行冷、热流体温度修正

将冷流体的温度升高ΔT_min/2，将每股热流体的温度降低ΔT_min/2，从而确保热流体的温度高于冷流体的温度，并满足最小传热温差ΔT_min的要求，冷、热流体温度修正分别参照公式(1)-(2)：

TC,j*=TC,j+ΔTmin/2---(1)]]>