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夹点分析PDM 最小传热温差 夹点技术的核心是以热力学为基础，结合优化计算，充分利用换热网络和公用工程之间的联系，引入夹点允许最小传热温差这一重要的决策变量。 根据能量目标构造一个具有最大能量回收特性的换热初始网络，其基本点是找出夹点位置，禁止通过夹点传递热量 再以设备投资费用和操作费用最小为目标，对初始网络进行调优，从而获得一个最优或接近最优的换热网络。 夹点的出现限制了冷热物流间的进一步热量交换，同时，夹点也将换热网络分成两部分，夹点之上和夹点之下。 夹点之上只能引入热公用工程 夹点之下只能引入冷公用工程 最优温度差 在设计过程中，我们常 常规定一个最小温度差ΔTmin， 来决定两个物流是否能进行 换热。 ΔTmin → ∞ 换热面积趋于零，公用工程最大 ΔTmin → 0 换热面积最大，公用工程需求最小，当温差下降一定温度时，冷热物流完全换热，需要公用工程提供换热的冷量或热量，此温度称为阈值温度。 ΔTmin取值是针对投资和公用工程统一优化的结果。 工艺物流的热集成－换热网络合成优化 推荐的换热温差 (King C. J., Separation Processes. 2nd ed.) 介质类别 终端温差℃ 冷剂： -101℃ 2.5～3 -70℃～-75℃ 3～4 -55℃～-62℃ 3～5 -40℃～-41℃ 4～5 -23℃～-24℃ 5～6 0℃～20℃ 5～10 冷却水 5～20 锅炉水 20～40 空气 20～50 能源与设备投资的比价 在实际开发过程中，各种方案最直接体现的是能源利用量和设备投资的不同。在不同时代，能源与设备投资的比价等技术经济条件也发生了重大变化。 能源与设备的比价上升了21倍之多 能源价格骤升，能量消耗在经济性指标中的比重越来越大，促使人们将更多的目光投向了节省能量的过程开发方法上。 时间 原油 钢材 20世纪70年代 3美元（6人民币）/桶 3000元/吨 如今 100美元（650人民币）/桶 15000元/吨 热和功的集成－热泵 热泵是一种把热量从低温端送向高温端的系统，是一种节能设备。它消耗一部分高质量的能量，通过热力循环，把自然环境或生产排放出的余热加以挖掘进行利用。 热泵的效率 热泵的操作费用取决于驱动压缩的机械能或者电能的费用，热泵的经济性能是已消耗单位功量Ws所取得的供热量来衡量的，称为制热系数ω。对于可逆热泵（逆卡诺循环）的制热系数为： 由于实际过程中，压缩机运转总是有一定的机械能效率、工质流动过程中摩擦起热及漏热造成实际热泵制热系数要小于可逆热泵的制热系数，能效系数COP值。 热泵的效率 例 某空调器低温制热量为5230W，低温制热输入功率为2235W， 则其COP值为5230/2235=2.34，其从环境中吸收的热量为2995W 假定改用电加热，则它得到的热量与消耗的电量是相等的。因此热泵是一种比较合理的供热装置。 热泵热水器 采用空调产品中逐渐成熟的空气源热泵技术，吸收环境中的热量，通过逆卡诺循环工作原理加热用水。热泵热水器的耗电量只需电热水器的1/4左右。 化学工业中的热泵 燃料价格提高，为了提高热力学效率，允许利用同一精馏塔的塔底液体冷凝塔顶蒸汽。 当节省的冷凝和蒸发的公用工程费用及热交换器的购置费用超过与压缩机相关的操作费用和购置费用时，这种设计就更具优越性。 热和功的集成－热机 许多化学反应都是放热反应，放出的热量不仅数量大而且温度较高，这是一种宝贵的余热资源。应该先用功后用热。 热机是从高温热源吸收热量，将其一部分转化为功对外输出，一部分剩余热量在低温下输出。 * * * 化工装置的任务是提供一种或数种新产生或原来不单独存在的物质。除了极少数化工装置如海水提纯，空气分离等以外，多数都是由原料经过化学反应产生的。化工产品的成本中原料费用占35％～85％，而原料消耗定额主要取决于反应过程。不仅如此，分离部分的费用也取决于反应器出口物料的组成。因此，反应过程是全局中起关键作用的部分，必须首先决策。 * 化工装置的任务是提供一种或数种新产生或原来不单独存在的物质。除了极少数化工装置如海水提纯，空气分离等以外，多数都是由原料经过化学反应产生的。化工产品的成本中原料费用占35％～85％，而原料消耗定额主要取决于反应过程。不仅如此，分离部分的费用也取决于反应器出口物料的组成。因此，反应过程是全局中起关键作用的部分，必须首先决策。 * 分离是指将一混合物分成纯物质或者组成不同的几股物料，它是化工生产中不可缺少的重要