热交换网络的合成1、复合曲线法(CompositeCurves)

在建立隔热层内的传热模型时 , 提出以下假设 :仅考虑厚度方向的热传导 ;隔热层在加热之前各处 温度相同 ;加热过程中舱壁整体温度一致 , 其升温方式如图 1 。
Fig
图 1 舱壁升温方式 .1 Temperature rising modes of the
cabin
w all
Fig
周祥发 , 等 :二氧化硅气凝 胶隔热复合材料的性能及其瞬态传热模拟
39
结构如图 3 所示 , 由于热处理改善了纤维与硅溶胶的浸润 性 , 纤维中大部分空隙被气凝胶所填充 , 同时陶瓷纤维表面
被气凝胶包裹 , 形成了一个有机的整体 。
式中 , t0 为隔热层内的初始温度 。
· 边界条件
前面假设隔热层表面与舱壁接触处温度相等 , 舱壁温度曲线已知 , 故隔热层外侧温度满足第一类
边界条件 , t ≥0 时 , 关系式可表示为
twf =f(t)
(3)
式中 , twf 为隔热层表面温度 。
隔热层内侧与舱内空气之间存在对流热交换 , 满足第三类边界条件 , 可表示为
图 2 数学 物理模型 .2 Mathematics-phy sical
model
2.2 数学模型的建立
数学物理模型如图 2 所示 , 隔热层与舱壁的接触处为原点 O , 隔热层的厚度为 δ, 用 x 表示厚度方
向坐标 , t 表示加热时间 , T(x , t)表示隔热层内温度 。 隔热层内数学模型的导热微分方程式为[ 18]
采用 JSM -6360LV 扫描电镜观察复合材料的微观形貌 ;用 Hot Disk 导热仪测试二氧化硅气凝胶隔 热复合材料热物性参数 , 仪器型号 :TPS 2500S , 样品尺寸 :(Υ180mm ×20mm), 测量材料在不同温度下的 热导率和比热容 ;实验测试 :热面温度 800 ℃, 隔热层冷面温度随时间的变化 。

研究与开发CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2023， 40（5）： 7随着纺织印染行业的快速发展，聚对苯二甲酸乙二酯（PET）行业作为排污和耗水大户引起了社会的高度重视［1］。

其中，含锑化合物价格低廉、活性高、副反应较少，常被用作PET生产过程中的催化剂。

但是在PET后处理（如纺丝、碱减量、染色）过程中，由于高温会使大量锑离子被释放出来，导致废水中重金属锑含量超标［2-4］，严重威胁环境安全及人体健康。

目前，PET合成用催化剂的主要制备方法为复配法、水解法、稳定化法等［5-6］。

其中，通过复配法制备的钛锑复合催化剂不仅可以弥补钛系催化剂在应用中的缺陷，而且可以有效提高催化剂中锑的利用率，对新型PET催化剂DOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2023.05.02 *PET合成用钛锑复合催化剂的制备及其性能王泽男1，杨淑娟1，来 雷2，杨 飞3，崔科丛1，张秀梅1，张 勇1*（1. 浙江理工大学 先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室，浙江 杭州 310018；2. 浙江传化华洋化工有限公司，浙江 杭州 311231；3. 浙江宇博新材料有限公司，浙江 台州 318000）摘要：以氯化锑为原料，活化后坡缕石（HATP）为载体，聚乙二醇和异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯混合溶液为助剂，制备了聚对苯二甲酸乙二酯合成用钛锑复合催化剂Sb/Ti/HATP，对其进行表征，并利用“FWO法”和“等转化率法”评估其催化性能。

结果表明：Sb/Ti/HATP的比表面积可达156.8013 m2/g，平均表观活化能可降至42.84 kJ/mol，催化剂活性和热稳定性显著提高。

关键词：聚对苯二甲酸乙二酯 钛锑复合催化剂 坡缕石 表观活化能 催化剂活性中图分类号：TQ 342+.21；TQ 426.64文献标志码： B 文章编号：1002-1396（2023）05-0007-05 Preparation and properties of titanium-antimony composite catalystfor PET synthesisWang Ze′nan1，Yang Shujuan1，Lai Lei2，Yang Fei3，Cui Kecong1，Zhang Xiumei1，Zhang Yong1（1. Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology of the Ministry of Education，Zhejiang Sci-Tech University，Hangzhou 310018，China；2. Company Limited of Zhejiang Transfar Whyyon Chemical，Hangzhou 311231，China；3. Company Limited of Zhejiang Yubo New Material，Taizhou 318000，China）Abstract：A titanium-antimony composite catalyst（Sb/Ti/palygorskite［HATP］） for polyethylene terephthalate syntheis was prepared with antimonous chloride as raw material，activated HATP as carrier，polyethylene glycol and Isopropyl tri（dioctylpyrophosphate） titanate mixed solution as assistant，which was characterized and whose catalytic performance was evaluated by FWO method and equal conversion method. The results show that the specific surface area of Sb/Ti/HATP is as high as 156.8013 m2/g，and its average apparent activation energy can be reduced to 42.84 kJ/mol，its catalytic activity and thermal stability are significantly improved.Keywords：polyethylene terephthalate； antimony-titanium composite catalyst； palygorskite； apparent reaction activation energy； catalytic activity收稿日期：2023-03-27；修回日期：2023-06-26。

T 初, ℃ 60 180 30 150
T终, ℃ 180 40 105 40
热量Q,kW -360 280 -195 440 165
假设△Tmin为10 ℃， 热物流温度：170，30；140，30。
冷物流温度：60，180；30，105。
温度区间：180-170-140-105-60-30
③冷、热物流按各自的始温、终温落入相应的温 度区间（注意，热物流的始温、终温应减去最小 允许温差△Tmin）。
列 温 区 1 2 3 4 5 FCP 热流股 (2) (4) 180 150 115 70 40 2.0 4.0 流股与温度 T，℃ 180 170 140 105 60 30 3.0 2.6 冷流股 (1) (3) 10 30 35 45 30 Ti－Ti+1 1 Di 2 Ii 3 Qi 4 5
最大允许热
∑ CPC∑ CPH
3.0 1.0 -3.0 -0.4 -3.4
流量，kW 输入 输出
+30 +30 -105 -18 -102
0 -30 -60 +45 +63
-30 -60 +45 +63 +165
4. 若Ｑi为正值，则表示热量从第i个温区向第 i+1个温区，这种温度区间之间的热量传递是 可行的。
I i 1 Qi
（ 7－ 5）
Qi 1 I i 1 Di 1 Qi Di 1 （7－6） 利用上述关系计算得到的结果列入问题表。
物流号 1 2 3 4
类型 冷 热 冷 热
FCp,KW/℃ 3.0 2.0 2.6 4.0
T 初, ℃ 60 180 30 150
T终, ℃ 180 40 105 40

01
多股流换热器网络 及其衍生网络法综
合优化方法
优化目标确定
01
02
03
最小化换热成本
通过优化换热器网络，降 低换热过程中的能量消耗 和成本。
提高换热效率
优化换热器网络布局和操 作参数，提高换热效率， 减少热量损失。
降低环境污染
在满足工艺要求的前提下， 尽量减少换热过程中的能 源消耗和污染物排放。
优化方法选择
数学规划法
通过建立数学模型，将换热器网络的优化问题转化为数学问题， 利用数学方法求解最优解。
遗传算法
模拟生物进化过程中的遗传机制，通过自然选择和遗传变异等操 作，寻找最优解。
人工智能算法
利用神经网络、深度学习等算法，对大量数据进行训练和学习， 寻找最优解。
优化过程实施
建立数学模型
根据工艺要求和换热器网络实际情况，建立数学 模型，包括目标函数、约束条件等。
01
衍生网络法基础
衍生网络法定义
衍生网络法是一种基于数学和计算机科学的优化方法，用于解决多目标、多约束 的复杂系统优化问题。
它通过构建一个或多个衍生网络来描述和解决优化问题，利用网络拓扑结构和节 点间的关联关系来寻找最优解。
衍生网络法原理
衍生网络法的基本原理是将问题转化为网络流问题，通过构 建适当的衍生网络，利用网络流算法寻找满足所有约束条件 的最优解。
研究现状
目前，多股流换热器网络优化研 究已经取得了一定的进展，但仍 存在一些问题需要进一步探讨。
现有的研究方法大多基于经验或 半经验模型，缺乏系统性和理论 性，难以满足实际生产的需求。
针对多股流换热器网络的综合优 化问题，需要进一步研究更加科
学、系统的优化方法和技术。