换热网络设计

换热网络的设计——第一部分:主要是Aspen导入与自动设计1.启动Aspen Energy Analyzer2.新建HI Case/HI Project3.工具介绍4.从Aspen 流程中导入数据（也可直接输入物流信息与公用工程）从Hysys 流程中导入数据从Aspen 流程中导入数据从Excel 中导入数据 打开目标查看窗口 打开复合曲线窗口 打开总复合曲线窗口打开公用工程复合曲线窗口打开换热网络网格图窗口第一行：选择文件类型，公用工程文件，模拟文件，经济文件第二行：设定详细的选项第三行：选择流程第四行：改变公用工程或添加公用工程第五行：选择加热器的公用工程第六行：选择冷却器的公用工程第七行：选择换热器的经济数据右下角“Tips”有较详细介绍在点击最右下角“Next”中之前，需要判断要导入的Aspen Plus流程模拟文件：模拟文件必须收敛，且没有错误；是否有不必要的物流和不必要的单元操作；是否有隐藏物流（在Aspen Plus流程里，右键——Reved Hidden objects，可将隐藏物流显示）；模拟文件在稳态模式；是否有内部物流，是否有多流股换热器，不支持内部物流和多流股换。

热器；是否有循环及循环精度是否合适。

检查完成可以点击“Next”右下角“Browse”是要导入的文件路径，其左侧是要导入的文件名称点击“Next”第一项里选only streams with phase changes 只考虑相变，忽略过热过冷（注：若后期不能进行自动设计，则选上面Do not segment，在自动设计方法里有详细步骤）第二项里全选第三项里选lgnore 忽略泵第四项里全不选点击“Next”点击“Next”点击“Next”点击“Next”点击“Next”点击“Next”点击“finish”至此，数据已导入完成。

保存文件。

5.目标查看窗口数字1:物流名称，不需要的可以删除，比如流量太小或能量太少数字2:冷热物流符号，蓝色代表冷物流，红色代表热物流，箭头弯的代表有相变，点击弯箭头可显示该物流的区间能量变化数据数字3和4:代表进出口温度数字5:温度每度能量变化值数字6:该物流总的能量数字8:该物流质量流量数字9:该物流比热6.复合曲线窗口7.总复合曲线窗口公用工程复合曲线8.换热网络网格图窗口9.换热器参数设定窗口点击换热网络网格图窗口里换热器图标可显示换热器参数设定窗口10.换热网络网格图11.自动设计换热网络——首先将Case文件转换为Project文件12.HI Project13.右击Case1选择Recommended Designs14.Recommend Designs参数设置窗口15.自动设计方案窗口16.自动设计方案无法正常运行在导入Aspen plus模拟流程时选择Do not seqment 如下图导入以后点击convert to H1project可以先将公用工程不用的物流删除，如本设计不用空气将工艺物流中能量太小或为0的物流删除点击下方或在Case 1上右键点击“Recommend Designs”出现界面Recommend Near-optimal Designs界面将分离数改为5，设计方案为3或更多点击“Solve”出现警告如下主要是塔设备塔顶冷凝器或再沸器温差太小，适当加大温差，本例加大2°C再次点击“Recommend Designs”，可以显示自动设计的三个方案如左上侧各方案比较：分析三个方案的数据——可比较总费用、换热器面积、换热单元数、设备投资费用、冷热公用工程费用、操作费用，还可查看各参数目标值。

换热网络设计教程——第一部分:主要是Apen导入与自动设计1.启动ApenEnergyAnalyzer2.新建HICae/HIProject3.工具介绍从Hyy流程中导入数据从Apen流程中导入数据从E某cel中导入数据打开目标查看窗口打开复合曲线窗口打开总复合曲线窗口打开公用工程复合曲线窗口打开换热网络网格图窗口4.从Apen流程中导入数据（也可直接输入物流信息与公用工程）第一行：选择文件类型，公用工程文件，模拟文件，经济文件第二行：设定详细的选项第三行：选择流程第四行：改变公用工程或添加公用工程第五行：选择加热器的公用工程第六行：选择冷却器的公用工程第七行：选择换热器的经济数据右下角“Tip”有较详细介绍在点击最右下角“Ne某t”中之前，需要判断要导入的ApenPlu流程模拟文件：模拟文件必须收敛，且没有错误；是否有不必要的物流和不必要的单元操作；是否有隐藏物流（在ApenPlu流程里，右键——RevedHiddenobject，可将隐藏物流显示）；模拟文件在稳态模式；是否有内部物流，是否有多流股换热器，不支持内部物流和多流股换。

热器；是否有循环及循环精度是否合适。

检查完成可以点击“Ne某t”右下角“Browe”是要导入的文件路径，其左侧是要导入的文件名称点击“Ne某t”第一项里选onlytreamwithphaechange只考虑相变，忽略过热过冷（注：若后期不能进行自动设计，则选上面Donotegment，在自动设计方法里有详细步骤）第二项里全选第三项里选lgnore忽略泵第四项里全不选点击“Ne某t”可以先将公用工程不用的物流删除，如本设计不用空气将工艺物流中能量太小或为0的物流删除点击“Solve”出现警告如下主要是塔设备塔顶冷凝器或再沸器温差太小，适当加大温差，本例加大2°C各方案比较：分析三个方案的数据——可比较总费用、换热器面积、换热单元数、设备投资费用、冷热公用工程费用、操作费用，还可查看各参数目标值。

换热网络设计(总42页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-换热网络设计学院：班级：组员：指导老师：目录1. 前言 (2)2. 换热网络合成----夹点技术 (4)夹点特性 (4)温度区间的划分 (6)最小公用工程消耗 (7)温焓图与组合曲线 (8)3. 夹点法设计能量最优的换热网络 (10)匹配的可行性原则 (10)流股的分割---FCP表 (11)流股的匹配----勾销推断法 (13)4．换热网络的调优 (15)最小换热单元数 (15)能量与设备数的权衡 (16)△T min的选择 (17)5. 实例演算 (19)6. 心得体会 (40)1 前言化学工业是耗能大户，所以说在现代化学工业生产过程中，能量的回收及再利用有着极其重要的作用。

换热的目的不仅是为了改变物流温度使其满足工艺要求，而且也是为了回收过程余热，减少公用工程消耗。

在许多生产装置中，常常是一些物流需要加热，而另一些物流则需要冷却。

将这些物流合理的匹配在一起，充分利用热物流去加热冷物流，提高系统的热回收能力，尽可能减少蒸汽和冷却水等辅助加热和冷却用的公用工程（即能量）耗量，可以提高系统的能量利用率和经济性。

合理有效的解决物流间的换热问题，涉及如何确定物流间匹配换热的网络结构及相应的换热负荷分配。

换热网络系统综合就是在满足把每个物流由初始温度达到制定的目标温度的前提下，设计具有最大热回收效果和最小设备投资费用的换热器网络。

在七十年代能源危机刺激了过程集成技术的发展。

过程设计从对单元操作的优化逐渐发展到对全系统的优化集成。

从70年代末发展起来的夹点技术是一项最成功的过程集成技术。

英国学者Linnhoff 博士领导的英国帝国化学公司（ICI）的过程综合小组率先在工程设计中采用了这种全新的设计方法，取得了令人瞩目的节能效果。

在新建工厂的设计中，每个工程项目比常规设计平均节能30%，并且还同时节省了设备投资，在现场装置技术改造的应用中，投资回收期一般为12个月左右。

换热⽹络设计⼀.简介：化学⼯业是耗能⼤户，在现代化学⼯业⽣产过程中，能量的回收及再利⽤有着极其重要的作⽤。

换热的⽬的不仅是为了改变物流温度使其满⾜⼯艺要求，⽽且也是为了回收过程余热，减少公⽤⼯程消耗。

在许多⽣产装置中，常常是⼀些物流需要加热，⽽另⼀些物流则需要冷却。

将这些物流合理的匹配在⼀起，充分利⽤热物流去加热冷物流，提⾼系统的热回收能⼒，尽可能减少蒸汽和冷却⽔等辅助加热和冷却⽤的公⽤⼯程（即能量）耗量，可以提⾼系统的能量利⽤率和经济性。

换热⽹络系统综合就是在满⾜把每个物流由初始温度达到制定的⽬标温度的前提下，设计具有最加热回收效果和设备投资费⽤的换热器⽹络。

我们主要介绍利⽤夹点技术对换热⽹络进⾏优化。

通过温度分区及问题表求出夹点及最⼩公⽤⼯程消耗，找出换热⽹络的薄弱环节提出优化建议，寻求最优的匹配⽅法。

再从经济利益上进⾏权衡提出最佳的换热⽹络⽅案。

提⾼能量的利⽤效率。

⼆.换热⽹络的合成——夹点技术1、温度区间的划分⼯程设计计算中，为了保证传热速率，通常要求冷、热物流之间的温差必须⼤于⼀定的数值，这个温差称作最⼩允许温差△Tmin。

热物流的起始温度与⽬标温度减去最⼩允许温差△Tmin，然后与冷物流的起始、⽬标温度⼀起按从⼤到⼩顺序排列，⽣称n个温度区间，热物流按各⾃冷、个温区，n从⽽⽣成表⽰，Tn+1……T1,T2分别⽤．的始温、终温落⼊相应的温度区间。

温度区间具有以下特性:（1）.可以把热量从⾼温区间内的任何⼀股热物流，传给低温区间内的任何⼀股冷物流。

（2）.热量不能从低温区间的热物流向⾼温区间的冷物流传递。

2、最⼩公⽤⼯程消耗（1）.问题表的计算步骤如下：A：确定温区端点温度T1，T2，………Tn+1，将原问题划分为n个温度区间。

B：对每个温区进⾏流股焓平衡，以确定热量净需求量：Di=Ii－Qi=（Ti－Ti+1）（∑FCPC－∑FCPH）C：设第⼀个温区从外界输⼊热量I1为零，则该温区的热量输出Q1为：Q1=I1－D1=－D1根据温区之间热量传递特性，并假定各温区间与外界不发⽣热交换，则有：Ii+1=QiQi+1=Ii+1－Di+1=Qi－Di+1利⽤上述关系计算得到的结果列⼊问题表(2).夹点的概念（⾃⼰画图7-3）从图中可以直观的看到温区之间的热量流动关系和所需最⼩公⽤⼯程⽤量，其中SN2和SN3间的热量流动为0，表⽰⽆热量从SN2流向SN3。

aspenV10以上版本换热网络设计教程一、Aspen导入1.打开一个Aspen 模拟好的源文件2.激活Energy Saving3.等计算完后，打开Energy Saving页面4.启动Aspen Energy Analyzer点击Yes：之后就进入Aspen Energy Analyzer软件页面：5.计算最小温差设置最小传热温差范围和步长，点击Calculate：通过成本和最低传热温差图得最低点，并将最低点输入左下角DTmin：6.目标查看窗口数字1:物流名称，不需要的可以删除，比如流量太小或能量太少数字2:冷热物流符号，蓝色代表冷物流，红色代表热物流，箭头弯的代表有相变，点击弯箭头可显示该物流的区间能量变化数据。

数字3和4:代表进出口温度数字5:热容流率数字6:该物流总的能量数字8:该物流质量流量数字9:该物流比热7.自动设计换热网络右击Scenario1选择Recommended Designs：8.Recommend Designs参数设置窗口9.自动设计方案无法正常运行如果出现温差太小的问题，如图：则双击对应的流股，点击“Delete All”：再次点击“Recommend Designs”，可以显示自动设计的三个方案如左上侧。

各方案比较：分析三个方案的数据——可比较总费用、换热器面积、换热单元数、设备投资费用、冷热公用工程费用、操作费用，还可查看各参数目标值。

一般以年度总费用最小为目标，则选择方案。

由于新版本推荐出来的方案都带有黄色换热器，说明该换热方案不可行，点击下方或在该方案名称上右键“Enter Retrofit mode”，黄色换热器就会消失。

点击下方或在该方案名称上右键“enter Retrofit mode”会跳出现“options”对话框，可以直接关掉，也可以点击“Enter Retrofit Environment”：如果点击“Enter Retrofit Environment”，则左上方显示该方案在新的Scenario1 1目录内，可以对其编辑，进一步优化。