广东工业大学：《高等工程热力学》课程教学资源（课件讲稿）热集成技术基础及应用2/2

一、问题表格法

1 一、问题表格法

问题表格法确定夹点的步骤 第一步：子网络的分割，问题表格()； 第二步：每个子网络的热量衡算； 第三步：问题表格(2)的确立与夹点的确定。 2

2 第一步：子网络的分割，问题表格(1)； 第二步：每个子网络的热量衡算； 第三步：问题表格(2)的确立与夹点的确定。 问题表格法确定夹点的步骤

子网络的基本概念 热级联：每个单元都是相 似的传热过程组成的串级 结构。每一级相当于一个 子网络。 41 。 热级联一虚拟结构，同一 温位的物流集中于同一级。 3

3 子网络的基本概念 • 热级联： 每个单元都是相 似的传热过程组成的串级 结构。每一级相当于一个 子网络。 • 热级联－虚拟结构，同一 温位的物流集中于同一级。 D k+1 T1 T k T k+1 I1 I k I k+1 IK D1 D k D K O k O1 Ok Ok+1

子网络热量衡算的基础概念 >Ok:第k个子网络向外界或其他子网络输出的 热量； >Ik:外界或其他子网络供给第k个子网络的热量； >Dk:第k个子网络本身的赤字(Deficit).,即该 子网络为满足热平衡所需要的外加热量。 4

4 子网络热量衡算的基础概念 ➢OK：第k个子网络向外界或其他子网络输出的 热量； ➢IK：外界或其他子网络供给第k个子网络的热量； ➢DK：第k个子网络本身的赤字（Deficit），即该 子网络为满足热平衡所需要的外加热量

热量衡算的基本公式 ·OkIk-Dk 输出=输入-赤字 ·Dk(∑CPc-∑CPH)TkTk+i) ·∑CPc:子网络k中包含的所有冷物流的热容流率之和； ·∑CP1:子网络k中包含的所有热物流的热容流率之和。 5

5 热量衡算的基本公式 • Ok =I k -D k 输出=输入-赤字 • D k=(∑CPC - ∑CPH )(T k -T k+1) • ∑ CPC：子网络k中包含的所有冷物流的热容流率之和； • ∑CPH ：子网络k中包含的所有热物流的热容流率之和

待完成的表单 子网络 赤字 热量/kW 序号 Dk/kW k Ok SNi SN2 SN3 SN4 SNs SN6 6

6 待完成的表单 子网络 序号 赤字 DK /kW 热量/kW IK OK SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6

例题一： 一过程系统含有两个热物流和两个冷物流，给定数据列于下 表，选定冷热物流间最小传热温差为△Tmim=20℃，试用问题表 格法确定该过程的夹点位置。 初始温度 终了温度 热负荷 热容流率 物流标号 ℃ C kW kW/'C H1 150 60 180.0 2.0 H2 90 60 240.0 8.0 C1 20 125 262.5 2.5 C2 25 100 225.0 3.0

7 例题一： 一过程系统含有两个热物流和两个冷物流，给定数据列于下 表，选定冷热物流间最小传热温差为△Tmin = 20 ℃，试用问题表 格法确定该过程的夹点位置。 物流标号 初始温度 ℃ 终了温度 ℃ 热负荷 kW 热容流率 kW/ ℃ H1 150 60 180.0 2.0 H2 90 60 240.0 8.0 C1 20 125 262.5 2.5 C2 25 100 225.0 3.0

第一步：子网络的分割 问题表格(1) △Tmin=20oC 子网络序号 冷物流及其温度 热物流及其温度 k C H H2 C 150 SN 等于最小传 125 SN2 热温差 100 120 SN3 SN4 0520 60 SNs SNe 8

8 第一步：子网络的分割 问题表格(1) △Tmin = 20 ℃ 子网络序号 冷物流及其温度 热物流及其温度 k C1 C2 /℃ H1 H2 /℃ SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 150 145 120 90 60 125 100 70 40 25 20 等于最小传 热温差

第二步：子网络的热量衡算 ·第一个子网络： K=1,(温度间隔为150~145C) D=(0-2)×(150-145)=-10（负赤字表示有剩余热量10kW) 11=0（无外界输入热量) 0=11-D1=0-(-10)=10 O,为正值，说明子网络1(SN)有剩余热量供给子网络2(SN2) 9

9 第二步：子网络的热量衡算 • 第一个子网络： K = 1，（温度间隔为 150～145 ℃) D 1 =（0-2)×(150-145) = -10 （负赤字表示有剩余热量10kW） I 1 = 0 （无外界输入热量） O1= I 1 - D 1= 0 -(-10) = 10 O1为正值，说明子网络1(SN1 )有剩余热量供给子网络2(SN2 )

第二步：子网络的热量衡算 ·第二个子网络： K=2,（温度间隔为145~120C) D,=（2.5-2)×(145-120)=12.5 (正赤字表示有热量赤字12.5kW) I2=O=10(子网络SN有剩余热量供给SN2 02=12-D2=10-12.5=-2.5 O2为负值，说明子网络SN2有剩余的负热量供给子网络SN3(即 需要子网络3向子网络2供给热量，但这是不可能的) 10

10 第二步：子网络的热量衡算 • 第二个子网络： K = 2，（温度间隔为145～120℃) D 2 =（2.5-2)×(145-120) = 12.5 （正赤字表示有热量赤字12.5kW） I 2 = O1= 10（子网络SN1有剩余热量供给SN2 O2= I 2 - D 2= 10-12.5 = -2.5 O2为负值，说明子网络SN2有剩余的负热量供给子网络SN3（即 需要子网络3向子网络2供给热量，但这是不可能的）