[0055] 5)计算各温区内的可用热量
[0056] 在步骤4)所划分的每一温度区间，根据热力学第一定律，基于流体真实的温焓关 系，计算各个温度区间内可用热量随温度的数值变化关系，参照公式（3)_公式（7):
[0059] Tkc=Tk-ATmm/2C5)
[0060] Th= T+ A T min/2 (6)
[0061] Tc= T-ATmin/2 (7)
[0062] 在式（3)_(7)中，Qk⑴为第k个温度区间内的可用热量，可用热量的大小随温度 T变化；温度T G [Tk+1，Tk] ; {hot}k代表第k个温度区间内所有的热流股构成的热流体集； {cold}k代表第k个温度区间内所有的冷流股构成的冷流体集；k = 1，2, 3,…，N1 ;流体的 焓H为温度和流量的函数；尽(巧）为热流体i在温度疗处的焓，温度0由公式（4)计算； 氏(俨）为热流体i在温度Th处的焓，温度Th由公式（6)计算；开/$)为冷流体j在温度G 处的焓，温度G由公式（5)计算；Hj(r)为冷流体j在温度r处的焓，温度r由公式（7)计 算。
[0063] 各温度区间内可用热量随温度的变化情况反映出换热网络中可回收利用的热流 量的大小、方向、及其随温度的分布情况。
[0064] 6)判断各个温度区间内是否存在热流方向的转折
[0065] 利用步骤5)得到的各个温度区间内可用热量随温度的数值变化关系，寻找各个 温区可用热量的极值点。极值点是指可用热量随温度的变化关系发生改变的转折点。从温 区1到温区N1，分别找出每个温区内所有的可用热量的极值点。
[0066] 7)重新划分温度区间
[0067] 将步骤4)中所有原始温区的温度端点与步骤6)找到的极值点相对应的温度点合 并在一起，按从高温到低温的顺序排列，重新划分温度区间，温区个数记为N2,温度区间端 点数为N2+1，此时的温度区间的个数跟步骤4)的原始温区相比可能会有所增加。但如果步 骤6)未发现任何极值点，则温区数目保持不变。
[0068] 8)重新计算每个温度区间的可用热量
[0069]在步骤7)新划分的温度区间的基础上，根据公式（3)_公式（7)，重新计算所有温 度区间内的可用热量。
[0070] 9)计算各温区的累积热流量
[0071] 在步骤7)所划分的每一温度区间，计算每个温度区间可以传递到下一个温度区 间的累积热流量，参照公式（8):
[0073] 在公式⑶中，Ck为从第k个温区传递到第k+1个温区的累积热流量；Cf0 ;k = 1，2, 3,…，N2。根据每个温度区间的累计热流量的正负，可以判断热回收的可能性和热量传 递的方向。Ck为正值，则表示从温度区间k传递到第k+1个温区的热流方向为正，即较高温 区存在多余的热量可以传递给下一温区加以回收利用；C k为负值，则表示温区k传递到第 k+1个温区的热流方向为负，即该温区需要从外界吸收热量，该温区不存在多余的热量可供 下一温区回收利用。
[0074] 本实施例中，具体步骤如下：
[0075] 第一步，提取物流数据。本实施例采用的物流数据，如表1所示。
[0076] 第二步，设置换热网络的最小传热温差ATmin。在本案例中，取换热网络最小传热 温差ATmin= 10C。
[0077] 第三步，进行冷、热流体温度修正。根据最小传热温差ATmin的要求，参照公式 (1)-(2)对冷、热流体的温度进行修正，修正结果见表2。
[0078] 第四步，划分原始温度区间。根据步骤3)中冷、热流体修正之后的进、出口温 度，按从高温到低温的顺序划分为5个温度区间：165°C _145°C温区，145°C -140°C温区， 140°C -85°C温区，85°C -55°C温区，55°C -25°C温区。
[0079] 第五步，计算各温区内的可用热量。对步骤4)所划分的每一温度区间，基于流体 真实的温焓关系，参照公式（3)_公式（7)，计算各个温度区间内可用热量随温度的数值变 化关系。以140°C -85°C温区为例，图1给出了 140°C -85°C温区可用热量随温度的变化关 系图。
[0080] 第六步，判断各个温度区间内是否存在热流方向的转折。在本实施例中， 140°C -85°C温区和55°C -25°C温区，这两个温区的热流受到了非线性流体的影响，分 别出现了可用热量的极值点，这2个极值点对应的温度分别为126. 1°C和27. 79°C。以 140°C -85°C温区为例，图1给出了 140°C -85°C温区可用热量随温度的变化关系图，在 140°C-126. 1°C范围内，可用热量随温度的下降逐渐增加；而在126. 1°C-85°C范围内，可用 热量随温度的下降逐渐减少；126. 1°C为极值点。
[0081] 第七步，重新划分温度区间。将步骤4)中所有原始温区的温度端点与步骤6)找到 的极值点相对应的温度点合并在一起，按从高温到低温的顺序重新划分为7个温度区间： 165°C _145°C温区，145°C _140°C温区，140°C -126. 1°C温区，126. 1°C -85°C温区，85°C -55°C 温区，55°C -27. 79°C温区，27. 79°C -25°C温区。
[0082] 第八步，重新计算每个温度区间的可用热量。在步骤7)新划分的温度区间的基础 上，根据公式（3)-公式（7)，重新计算所有温度区间内的可用热量，计算结果如表3所示。
[0083] 第九步，计算各温区的累积热流量。在步骤7)所划分的每一温度区间，参照公式 (8)，计算每个温度区间可以传递到下一个温度区间的累积热流量，计算结果如表3所示。 图2给出了基于流体实际物性从高温区到低温区的累积热流量图。
[0085] 表 1
[0086]
[0090] 表 3
[0091] 传统夹点法假设所有流体的比热容为常数，作为对比，图3给出了采用传统方法 得到的从高温区到低温区的累积热流量的分布情况。在传统方法的计算过程中，由于未考 虑流体的非线性温焓关系对局部温度区间内的可用热量和累积热流量的改变作用，错误地 估计了换热网络的热流量。
[0092] 上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和 权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种包含非等温相变流体的换热网络热流量的确定方法，其特征在于：所述方法包 括W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Ti。，出口温度T"t，洽和比热 容，采用流体实际的温洽物性关系； 2) 设置换热网络的最小传热温差ATmi。 3) 进行冷、热流体温度修正 将冷流体的温度升高ATmh/2,将每股热流体的温度降低ATmh/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ATmi。的要求，冷、热流体温度修正分别参照 公式（1)-似：在式（1)-(2)中，ATmi。为步骤2)指定的最小传热温差；Th,i和Tu分别为热流股i和 冷流股j的实际温度；T\郝分别为热流股i和冷流股j进行温度修正之后的温度； 4) 划分原始温度区间 W步骤3)中冷、热流体修正之后的进、出口温度为依据，划分温度区间，将所有冷、热 流体经步骤3)修正之后的进口温度和出口温度按从高到低的顺序排列，记为；Ti、T2、…、 Tm、Tww，其中N1+1为温度端点的个数，所划分的温区个数为N1，温区编号从1到N1，第k个 温区化，Tw]W温度范围Tw到T淀义，且Tk>TW; 5) 计算各温区内的可用热量 在步骤4)所划分的每一温度区间，根据热力学第一定律，基于流体真实的温洽关系， 计算各个温度区间内可用热量随温度的数值变化关系，参照公式（3)-公式（7):在式（3)-(7)中，Qk(T)为第k个温度区间内的可用热量，可用热量的大小随温度T变化；温度TG[Tw，TJ;化otik代表第k个温度区间内所有的热流股构成的热流体集； {col山k代表第k个温度区间内所有的冷流股构成的冷流体集；k= 1，2, 3,…，N1 ;流体的 洽H为温度和流量的函数；//,(7：/')为热流体i在温度巧处的洽，温度巧由公式（4)计算；Hi(Th)为热流体1在温度Th处的洽，温度Jh由公式巧）计算；^,(7：)为冷流体j在温度?T 处的洽，温度由公式（5)计算嗎CT)为冷流体j在温度r处的洽，温度Tt由公式（7)计 算； 6) 判断各个温度区间内是否存在热流方向的转折 利用步骤5)得到的各个温度区间内可用热量随温度的数值变化关系，寻找各个温区 可用热量的极值点，极值点是指可用热量随温度的变化关系发生了改变，从温区1到温区 N1，分别找出每个温区内所有的可用热量的极值点； 7) 重新划分温度区间 将步骤4)中所有原始温区的温度端点与步骤6)找到的极值点相对应的温度点合并在 一起，按从高温到低温的顺序排列，重新划分温度区间，温区个数记为N2,温度区间端点数 为肥+1 ; 8) 重新计算每个温度区间的可用热量 在步骤7)新划分的温度区间的基础上，根据公式（3)-公式（7)，重新计算所有温度区 间内的可用热量； 9) 计算各温区的累积热流量 在步骤7)所划分的每一温度区间，计算每个温度区间可W传递到下一个温度区间的 累积热流量，参照公式巧）：在公式做中，Ck为从第k个温区传递到第k+1个温区的累积热流量；Cn=0;k= 1，2, 3,…，N2,根据每个温度区间的累计热流量的正负，可W判断热回收的可能性和热量传 递的方向，Ck为正值，则表示从温度区间k传递到第k+1个温区的热流方向为正，即较高温 区存在多余的热量可W传递给下一温区加W回收利用；Ck为负值，则表示温区k传递到第 k+1个温区的热流方向为负，即该温区需要从外界吸收热量，该温区不存在多余的热量可供 下一温区回收利用。
【专利摘要】一种包含非等温相变流体的换热网络热流量的确定方法，基于流体的实际物性，采用流体实际的温焓物性关系，确定热交换网络内部的可用热量随温度的分布关系，根据非线性物性对局部温区可用热流量的大小和方向的影响，将整个温度区间划分为一系列热流量随温度单调变化的子区间，进而根据各温区累积热流量的大小和方向确定换热网络的热流量。本发明能获得可靠的热流量计算结果。
【IPC分类】G05B19/418
【公开号】CN104932449
【申请号】CN201510178140
【发明人】蒋宁, 徐英杰, 李韩伟
【申请人】浙江工业大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年4月15日