的變化關(guān)系發(fā)生改變的狀態(tài)點(diǎn)，可用 熱量隨溫度的變化可能出現(xiàn)先增加再減小、或者先減小再增大兩種不同情況，反映出在非 線(xiàn)性溫焓物性的影響下?lián)Q熱網(wǎng)絡(luò)中可回收利用的熱流量的大小和方向隨溫度的兩種不同 分布情況。極大值點(diǎn)對(duì)應(yīng)于可用熱量隨溫度的降低呈現(xiàn)先增大后減小的分界點(diǎn)；極小值點(diǎn) 對(duì)應(yīng)于可用熱量隨溫度的降低呈現(xiàn)先減小后增大的分界點(diǎn)。當(dāng)出現(xiàn)極大值點(diǎn)時(shí)，在高于極 大值點(diǎn)的溫區(qū)，存在多余的熱量可供較低溫區(qū)回收利用，可以進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)部的熱量回收；當(dāng) 出現(xiàn)極小值點(diǎn)時(shí)，在高于極小值點(diǎn)的溫區(qū)，需要從外界吸收熱量才能滿(mǎn)足該溫區(qū)的熱量需 求，該溫區(qū)無(wú)法向低溫區(qū)提供多余的熱量，不能進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)部的熱量回收利用。所以極大值 和極小值兩種情況將帶來(lái)不同的可用熱量和累積熱量隨溫度的分布關(guān)系，進(jìn)而產(chǎn)生不同的 熱公用工程能耗需求和系統(tǒng)內(nèi)部的熱回收潛力，必須加以區(qū)分和單獨(dú)處理。
[0043] 本發(fā)明的有益效果為：1、該方法基于流體的實(shí)際物性，采用流體實(shí)際的溫焓物性 關(guān)系確定可用熱量隨溫度的分布，相比傳統(tǒng)方法，可以獲得可靠的熱流量計(jì)算結(jié)果；2、該方 法根據(jù)非線(xiàn)性物性對(duì)局部溫區(qū)可用熱流量的大小和方向的影響，將整個(gè)溫度區(qū)間劃分為一 系列熱流量隨溫度單調(diào)變化的子區(qū)間，而傳統(tǒng)方法無(wú)法確定非線(xiàn)性對(duì)熱量集成的影響；3、 對(duì)包含非等溫相變流體、近臨界流體等非線(xiàn)性溫焓關(guān)系流體的換熱網(wǎng)絡(luò)，該方法可以正確 地估計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)的最小熱公用需求情況，獲得比傳統(tǒng)夾點(diǎn)法更可靠的設(shè)計(jì)結(jié)果，指導(dǎo)過(guò)程 工業(yè)的節(jié)能減排。
【附圖說(shuō)明】
[0044] 圖1是局部溫區(qū)可用熱量隨溫度的變化關(guān)系圖。
[0045] 圖2是基于流體實(shí)際物性從高溫區(qū)到低溫區(qū)的累積熱流量圖。
[0046] 圖3是基于定比熱容從高溫區(qū)到低溫區(qū)的累積熱流量圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0048] 參照?qǐng)D1~圖3, 一種包含非等溫相變流體的換熱網(wǎng)絡(luò)最小熱公用需求的確定方 法，包括以下步驟：
[0049] 1)提取流體的工藝參數(shù)和物性數(shù)據(jù)
[0050] 物流的工藝參數(shù)和物性數(shù)據(jù)包括：組成，流量，進(jìn)口溫度Tin(初始溫度），出口溫度 Twt (指定的目標(biāo)溫度），焓和比熱容。所述方法基于流體的實(shí)際物性，采用流體實(shí)際的溫焓 物性關(guān)系，而不是假設(shè)物質(zhì)的比熱容為常數(shù)。
[0051] 2)設(shè)置換熱網(wǎng)絡(luò)的最小傳熱溫差A(yù)Tmin
[0052] 設(shè)定換熱網(wǎng)絡(luò)的最小傳熱溫差Δ Imil^ AImin是傳熱的推動(dòng)力，是保證冷、熱流體之 間進(jìn)行換熱的必要條件。
[0053] 3)進(jìn)行冷、熱流體溫度修正
[0054] 熱流體如果要把熱量傳遞給冷流體，為了保證傳熱的進(jìn)行，則熱流體的溫度要高 于冷流體的溫度，其溫差應(yīng)不低于步驟2)設(shè)定的最小傳熱溫差要求。對(duì)冷、熱流體的溫度 進(jìn)行修正，將冷流體的溫度升高ΔΤ_/2,將每股熱流體的溫度降低ATmin/2,從而確保熱流 體的溫度高于冷流體的溫度，并滿(mǎn)足最小傳熱溫差A(yù)Tmin的要求。冷、熱流體溫度修正分別 參照公式⑴-⑵：
[0055] C1 )
[0056] (2)
[0057] 在式（1)-(2)中，ATmin為步驟2)指定的最小傳熱溫差；Tiu和T aj分別為熱流股 i和冷流股j的實(shí)際溫度；分別為熱流股i和冷流股j進(jìn)行溫度修正之后的溫 度。
[0058] 4)劃分原始溫度區(qū)間
[0059] 以步驟3)中冷、熱流體修正之后的進(jìn)、出口溫度為依據(jù)，劃分溫度區(qū)間。將所有 冷、熱流體經(jīng)步驟3)修正之后的進(jìn)口溫度和出口溫度按從高到低的順序排列，記為：1\、 T2、…、TN1、TN1+1，其中N1+1為溫度端點(diǎn)的個(gè)數(shù)，所劃分的溫區(qū)個(gè)數(shù)為N1，溫區(qū)編號(hào)從1到 N1。例如，第k個(gè)溫區(qū)[Tk，Tk+1]以溫度范圍1\+1到1\定義，且T k>Tk+1。
[0060] 5)計(jì)算各溫區(qū)內(nèi)的可用熱量
[0061] 在步驟4)所劃分的每一溫度區(qū)間，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，基于流體真實(shí)的溫焓關(guān) 系，計(jì)算各個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)可用熱量隨溫度的數(shù)值變化關(guān)系，參照公式（3)_公式（7):
[0062]
[0063]
[0064]
[0065]
[0066]
[0067] 在式（3)-(7)中，Qk⑴為第k個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)的可用熱量，可用熱量的大小隨溫度 T變化；溫度T e [Tk+1，Tk] ; {hot} k代表第k個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)所有的熱流股構(gòu)成的熱流體集； {cold}k代表第k個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)所有的冷流股構(gòu)成的冷流體集；k = 1，2, 3,…，Nl ;流體的 焓H為溫度和流量的函數(shù)；if,.0-/)為熱流體i在溫度C處的焓，溫度Γ/由公式（4)計(jì)算； Hi(Th)為熱流體i在溫度Th處的焓，溫度Th由公式（6)計(jì)算；丑為冷流體j在溫度Γ/ 處的焓，溫度G由公式（5)計(jì)算；HjCT)為冷流體j在溫度1T處的焓，溫度T ^由公式（7)計(jì) 算。
[0068] 各溫度區(qū)間內(nèi)可用熱量隨溫度的變化情況反映出換熱網(wǎng)絡(luò)中可回收利用的熱流 量的大小、方向、及其隨溫度的分布情況。
[0069] 6)判斷各個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)是否存在熱流方向的轉(zhuǎn)折
[0070] 利用步驟5)得到的各個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)可用熱量隨溫度的數(shù)值變化關(guān)系，尋找各個(gè) 溫區(qū)可用熱量的極值點(diǎn)。極值點(diǎn)是指可用熱量隨溫度的變化關(guān)系發(fā)生改變的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。從溫 區(qū)1到溫區(qū)N1，分別找出每個(gè)溫區(qū)內(nèi)所有的可用熱量的極值點(diǎn)。
[0071] 7)重新劃分溫度區(qū)間
[0072] 將步驟4)中所有原始溫區(qū)的溫度端點(diǎn)與步驟6)找到的極值點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的溫度點(diǎn)合 并在一起，按從高溫到低溫的順序排列，重新劃分溫度區(qū)間，溫區(qū)個(gè)數(shù)記為N2,溫度區(qū)間端 點(diǎn)數(shù)為N2+1，此時(shí)的溫度區(qū)間的個(gè)數(shù)跟步驟4)的原始溫區(qū)相比可能會(huì)有所增加。但如果步 驟6)未發(fā)現(xiàn)任何極值點(diǎn)，則溫區(qū)數(shù)目保持不變。
[0073] 8)重新計(jì)算每個(gè)溫度區(qū)間的可用熱量
[0074] 在步驟7)新劃分的溫度區(qū)間的基礎(chǔ)上，根據(jù)公式（3)_公式（7)，重新計(jì)算所有溫 度區(qū)間內(nèi)的可用熱量。
[0075] 9)計(jì)算各溫區(qū)的累積熱流量
[0076] 在步驟7)所劃分的每一溫度區(qū)間，計(jì)算每個(gè)溫度區(qū)間可以傳遞到下一個(gè)溫度區(qū) 間的累積熱流量，參照公式（8):
[0077]
[0078] 在公式⑶中，Ck為從第k個(gè)溫區(qū)傳遞到第k+Ι個(gè)溫區(qū)的累積熱流量；Ctl= 0 ;k = 1，2, 3,…，N2。根據(jù)每個(gè)溫度區(qū)間的累計(jì)熱流量的正負(fù)，可以判斷熱回收的可能性和熱量傳 遞的方向。Ck為正值，則表示從溫度區(qū)間k傳遞到第k+Ι個(gè)溫區(qū)的熱流方向?yàn)檎?，即較高溫 區(qū)存在多余的熱量可以傳遞給下一溫區(qū)加以回收利用；Ck為負(fù)值，則表示溫區(qū)k傳遞到第 k+Ι個(gè)溫區(qū)的熱流方向?yàn)樨?fù)，即該溫區(qū)需要從外界吸收熱量，該溫區(qū)不存在多余的熱量可供 下一溫區(qū)回收利用。
[0079] 10)確定最小熱公用工程需求
[0080] 從步驟9)得到的溫區(qū)1到溫區(qū)N2的累積熱流量，找到累積熱流量的最小值Cmin， 并確定最小熱公用工程需求Qh，參照公式（9)-(10):
[0081] Cmin= min [C 0: CN2] (9)
[0082] Qh=-Cfflin (1〇)
[0083] 外界至少需要提供熱量Qh，才能使得所有溫區(qū)的累積熱流量均不為負(fù)值，以滿(mǎn)足 所有溫區(qū)的熱量需求，此時(shí)換熱網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的熱回收量最大。
[0084] 本實(shí)施例中，具體步驟如下：
[0085] 第一步，提取物流數(shù)據(jù)。本實(shí)施例采用的物流數(shù)據(jù)，如表1所示。
[0086] 第二步，設(shè)置換熱網(wǎng)絡(luò)的最小傳熱溫差A(yù)Imin。在本案例中，取換熱網(wǎng)絡(luò)最小傳熱 溫差 Δ Tmin= 10 C。
[0087] 第三步，進(jìn)行冷、熱流體溫度修正。根據(jù)最小傳熱溫差A(yù)Tmin的要求，參照公式 (1)-(2)對(duì)冷、熱流體的溫度進(jìn)行修正，修正結(jié)果見(jiàn)表2。
[0088] 第四步，劃分原始溫度區(qū)間。根據(jù)步驟3)中冷、熱流體修正之后