化工过程能量分析

化工过程能量分析一、能量的分类二、有效能和无效能三、有效能损失四、有效能分析法五、典型过程能量分析六、节能技术简介化工过程能量分析——能量的分类一、能量的分类按能量转化为有用功的多少，可以把能量分为三类：⑴高品质能量：理论上能完全转化为有用功的能量。如电能、机械能；⑵僵态能量：理论上不能转化为功的能量。如海水、地壳、环境状态下的能量；⑶低品质能量：能部分转化为有用功的能量。如热量和以热量形式传递的能量。化工过程能量分析——有效能和无效能二、有效能和无效能�有效能：一定形式的能量，可逆变化到给定环境状态相平衡时，理论上所能做出的最大有用功。用B（Ex）表示。无效能：理论上不能转化为有用功的能量。用Ei表示化工过程能量分析——有效能和无效能二、有效能和无效能�热量的有效能：热量的无效能：HiTTQE0)1(0HxTTQE化工过程能量分析——有效能的损失三、有效能的损失过程的不可逆性是有效能损失的内在原因，当过程不可逆时，有效能将向无效能转变，使有效能总量减少；同时过程的不可逆性又是实际过程进行的必要条件。化工过程能量分析——有效能的损失三、有效能的损失过程的不可逆性用不可逆程度表示：换热：温差膨胀压缩：压差传质：浓度差化工过程能量分析——有效能的损失1、典型过程的有效能损失①传热过程传热过程在实际当中我们是经常碰到的，当两种温度不同的物质接触时，热量就会从高温物体向低温物体传递，传热过程中有效能的损失是存在的，它是由于存在温差而造成的。化工过程能量分析——有效能的损失化工过程能量分析——有效能的损失化工过程能量分析——有效能的损失化工过程能量分析——有效能的损失②管道流动管道流动的有效能损失是由于阻力引起的，管道流动过程要减少有效能损失，首先要考虑减少压力降，但欲使压力降减少，必然使流速降低，使设备费用增加。因此考虑能量的合理利用的同时，还要考虑设备材料费用的问题。化工过程能量分析——有效能的损失化工过程能量分析——有效能分析法四、有效能分析法化工过程能量分析——有效能分析法有效能分析法的步骤对一个过程进行热力学分析一般分为五步：①根据需要确定被研究的物系；②确定输入及输出的各物流、能流的工艺状况及热力学函数；③计算各物流、能流的有效能；④对体系进行有效能衡算，求出有效能损失和有效能效率。⑤指出提高能量利用率的方法。化工过程能量分析——有效能分析法蒸汽动力厂能流图与有效能能流图比较化工过程能量分析——典型过程的能量分析五、典型能量过程的分析1、蒸汽动力循环2、深度冷冻循环化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析——典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—典型过程的能量分析化工过程能量分析—节能技术简介1、吸收式制冷2、热泵技术3、夹点技术化工过程能量分析—节能技术简介化工过程能量分析—节能技术简介化工过程能量分析—节能技术简介化工过程能量分析—节能技术简介化工过程能量分析—节能技术简介化工过程能量分析—节能技术简介化工过程能量分析—节能技术简介化工过程能量分析—节能技术简介7)夹点技术:确定夹点的位置和最小公用工程消耗。首先按照冷热物流的初始温度Ts和目标温度Tt确定区界温度，确定时应考虑传热温差。其次对由区界温度构成的每一温度区间进行热量衡算：Di=Ii-Oi=（Ti-Ti+1）（∑CPC-∑CPH），然后再进行热级联算：Oi+1=Ii+1－Di+1。找到最小公用工程加热量QHmin和冷却量QCmin，最后根据夹点处级联热流量为0确定夹点位置.化工过程能量分析—节能技术简介化工过程能量分析—节能技术简介网络设计应遵循以下几个原则和准则:（1）最小公用工程消耗设计原则不应有热量通过夹点，夹点之上禁用冷却器，之下禁用加热器。（2）夹点匹配可行性准则准则1为工艺物流（包括分流）数准则：夹点之上NH≤NC，夹点之下NH≥NC。准则2为匹配物流热容流率不等式约束准则：夹点之上CPH≤CPC，夹点之下CPH≥CPC。利用可行性原则分割流股，确定夹点处主要匹配物流，并利用消去试探法确定夹点匹配热负荷。最后根据设计经验确定非夹点匹配，从而形成初始网络。化工过程能量分析—节能技术简介对初始网络进行调优在形成的初始网络中，由于热负荷回路存在，换热器数目较多，并不具有整体最优的特点，必须进一步调优，以改善其性能。当找出初始网络中的热负荷回路后，合并该回路中的某个换热器就可断开该回路。先识别和处理低级的回路，再处理高级回路。合并换热器后，改变热负荷的换热器温度T将发生改变，因而应判断其是否符合最小允许传热温差ΔTmin。若不满足，则应该进行能量松驰以恢复ΔTmin，并重新调整热负荷，否则结束计算化工过程能量分析—节能技术简介水夹点技术：水夹点节水技术将每个用水设备的出口排放水都视为一个潜在的水源，每个用水设备的入口都是需水的用户，依各用户要求决定水源能否再用，尽可能利用废水处理后的达标排放水化工过程能量分析—节能技术简介应用水夹点技术节约工业过程用水，首先要确定被研究的用水系统及各操作过程和限制杂质，明确各操作进出口水流量及其限制杂质浓度，按从小到大顺序排列杂质浓度,每个浓度值均对应于一个传质负荷和极限流量值，最大的极限流量值即为所求最小新鲜水用量，其对应浓度即为水夹点浓度，夹点以上位置的工艺过程不必用新鲜水，夹点以下位置只能用新鲜水，因此提高回用水量的过程实际上是降低夹点的位置