夹点法⼿算及aspen设计换热⽹络实例
作业题：⼀过程系统含有的⼯艺物流为2个热物流和2个冷物流，数据见下表。冷热流股最⼩传热温差为min T ?=15℃，试进⾏还热⽹络设计及⽤能评价。
物流编号热容流率Cp(kW/℃)
初始温度Ts(℃)
终了温度Tt(℃)
H1 2.0 150 60 H2 7.0 90 55 C1 2.0 20 125 C2
3.0
25
100
⼀、采⽤问题表法确定夹点位置：
1、分别将所有热流和所有冷流的进出⼝温度从⼩到⼤排列：热流体：55，60，90，150 冷流体：20，25，100，125
2、计算冷热流体的平均温度，即将热流体温度下降min T ?/2，将冷流体温度上升min T ?/2：热流体：
47.5，52.5，82.5，142.5 冷流体：27.5，32.5，107.5，132.5
3、将所有冷热流体的平均温度从⼩到⼤排列：
冷热流体：27.5，32.5，47.5，59.5，82.5，107.5，132.5，142.5
4、划分温区：
第⼀温区：142.5 — 132.5 第⼆温区：132.5 — 107.5 第三温区：107.5 — 82.5 第四温区：82.5 — 52.5 第五温区：52.5 —47.5 第六温区：47.5 — 32.5 第七温区：32.5 — 27.5
5、温区内热平衡计算：))((
1i +--=?∑∑i i H
C
T T Cp
Cp H
第⼀温区：1H ?=（0-2.0）（142.5-132.5）= -20 第⼆温区：2H ?=（2.0-2.0）（132.5-107.5）= 0 第三温区：3H ?
=（2.0+3.0-2.0）（107.5-82.5）= 75 第四温区：4H ?=（2.0+3.0-2.0-7.0）（82.5-52.5）= -120 第五温区：5H ?=（2.0+3.0-7.0）（52.5-47.5）= -10
第六温区：6H ?=（2.0+3.0-0）（47.5-32.5）= 75 第七温区：7H ?=（2.0-0）（32.5-27.5）= 10
6、计算外界⽆热量输⼊时各温区之间的热通量：第⼀温区：输⼊热量=0，输出热量=20
第⼆温区：输⼊热量=20，输出热量=20+0=20 第三温区：输⼊热量=20，输出热量=20-75=-55 第四温区：输⼊热量=-55，输出热量=-55+120=65 第五温区：输⼊热量=65，输出热量=65+10=75 第六温区：输⼊热量=75，输出热量=75-75=0 第七温区：输⼊热量=0，输出热量=0-10=10
7、计算外界输⼊最⼩公⽤⼯程时各温区之间的热通量：第⼀温区：输⼊热量=55，输出热量=55+20=75 第⼆温区：输⼊热量=75，输出热量=75+0=75 第三温区：输⼊热量=75，输出热量=75-75=0 第四温区：输⼊热量=0，输出热量=0+120=120 第五温区：输⼊热量=120，输出热量=120+10=130 第六温区：输⼊热量=130，输出热量=130-75=55 第七温区：输⼊热量=55，输出热量=55-10=45
8、确定夹点位置
第三、第四温区之间热通量为0，此处就是夹点，即夹点在平均温度82.5℃，热物流90℃，冷物流75℃处。
最⼩加热公⽤⼯程量为55kW ，最⼩冷却公⽤⼯程量为45kW 。
⼆、使⽤Aspen Energy Analyzer 设计换热⽹络：
1、在Aspen Energy Analyzer 中输⼊冷热物流已知参数，如下图所⽰：
2、输⼊冷热物流最⼩温差为15℃
3、查看夹点计算结果：
如上图所⽰，最⼩输⼊热量值为55KJ/h ，冷最⼩冷却热量值为45KJ/h 。夹点处温度为热物流90℃，冷物流75℃，与问题表法计算结果相同。
4、设计换热⽅案：
由Aspen Energy Analyzer求解换热⽅案，以下为其中两种推荐⽅案：
三、⽤能评价：
如采⽤第⼀种推荐⽅案，其效果如下：
90设计网
使⽤热公⽤⼯程量为82KJ/h，冷公⽤⼯程量为72 KJ/h。分别为最⼩值的149.1%和160.0%。