• 经验规则1 每个换热器的热负荷应等于该换热器冷热物流 匹配中热负荷较小者，以保证经过一次换热，既可以使一 个物流达到规定的目标温度,以减少所用换热设备的数量。
• 经验规则2 应尽量选择热容量流率相近的冷、热流体进行 匹配换热，使得换热器在结构上相对合理，且在相同的热 负荷及相同的有效能损失下，其传热温差最大。
Cold Utilities:
We want to USE at the HIGHEST level and GENERATE at the LOWEST level.
(1) 蒸汽系统
4~12MPa 1~4MPa <1MPa
Furnace
Process
Heat Work 变配电系统
Pump
制冷系统
Fuel
Refrigeration Freezing Medium
Water-cooling tower
真空系统 ……
公用工程应用原则
Hot Utilities:
We want to USE at the LOWEST level and GENERATE at the HIGHEST level.
Yes
CPH<CPC for pinch
matches?
No
Stream data at pinch
Yes
NH<NC
No Split cold stream
Split hot stream
Place Matches
Summary
Below Pinch
Yes
CPH>CPC for pinch
matches?
Summary
夹点设计法的要点：
① 在夹点处，换热网络分隔开，热端和冷端分别处理。 ② 热端和冷端都先从夹点开始设计，遵循夹点匹配可行性规
则及经验规则。 ③ 离开夹点后，采用经验规则，但传热温差约束紧张时还应
遵循可行性规则
4 合理利用公用工程
Multiple Utilities
4.1 公用工程的种类
违背以上三条，就会增大公用工程负荷及相应的设 备投资
Summary
夹点处流股匹配换热的可行性规则：
• 规则1 对于夹点上方，热工艺物流(包括其分支物
流)的数目NH不大于冷工艺物流(包括其分支物流)
数目NC：
NH NC
• 对于夹点下方，热工艺物流（包括其分支物流）
数目NH不小于冷工艺物流（包括其分支物流）的
NH NC
H1 3
H2
1
H3
2
C4
C5
(a)
3 1
2
(b)
H1
1
H2
2
C3
C4 C5 H
（C）
(2) 夹点下方
分割热流股
夹点匹配可行性规则
夹点匹配可行性规则
可行性规则：
规则2 对于夹点下方，热工艺物流（包括其分支物流）数目 NH不小于冷工艺物流（包括其分支物流）的数目NC , 即：
NH NC
175 960
Hinterval=-1000 125
1960
Hinterval=-480 105
2440
Hinterval=1680 75
760
Hinterval=760 65
0
Hinterval=-120 35
120
T*pinch=65℃。热流股：Tpinch=70℃；冷流股：Tpinch=60℃
4 7
3
4
90
3
3
Split cold stream 3
CPH>CPC NH>NC
5
4
7
4
3
✓ Branch flow rates = degree of freedom in design
✓ Finding best choice = optimization problem
Summary
Above Pinch
We normally have a choice of many hot and cold utilities.
Boiler
Fuel
HP of steam
MP of Steam
LP of stream
Steam Work Turbine
Gas Work Turbine
供热系统 空压系统 燃气供应系统
数目NC ：
NH NC
Summary
规则2 夹点上方，每一夹点匹配中热物流的热容流率 CPH小于或等于冷物流的热容量流率CPC,即： CPH ≤ CPC 夹点下方，每一夹点匹配中热物流的热容流率 CPH或等于冷物流的热容量流率CPC,即： CPH ≥ CPC
Summary
物流间匹配换热的经验规则：
QH,min=960， QC,min=120
Result
CPH<CPC
40
80
20
36
CPH>CPC
40
36
1 180℃ 2 130℃
100℃
120℃
2000
CP
80℃
20
2400
800
H
90℃
1080
120
70℃
43℃ C 40℃ 40
60℃ 3
80
160
H
116℃
60℃
30℃ 4 36
2000
Pinch
Hot 1 180℃
80℃
Hot 2
3240 130℃
100℃ H 85℃
60℃
1200
49℃ C 40℃
360
Cold 3
120℃
Cold 4
30℃
3.2 流股分割
Stream Splitting
(1)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ夹点上方
分割冷流股
夹点匹配可行性规则
夹点匹配可行性规则
可行性规则：
规则2 对于夹点上方，热工艺物流（包括其分支物流）的数 目NH不大于冷工艺物流（包括其分支物流）数目NC，即：
过程装备优化设计
Working Session
Heat Exchanger Network Design for Maximum Energy Recovery
T 180
160
140
QH,min=960
120
100 Qc,min=120
80
60
Tmin=10
40
Pinch
2000 4000 6000 8000 10000 H
No
Stream data at pinch
Yes
NH>NC
No Split hot stream
Split cold stream
Place Matches
Summary
夹点设计法基本原则(夹点匹配三原则)：
✓ 应该避免有热流量通过夹点 ✓ 夹点上方避免引入公用工程冷却物流 ✓ 夹点下方避免引入公用工程加热物流
H1
1
H2
C3
C4
C5
（d）
3 2 1
(e)
1
H1
2
H2
C
H3
C4 C5
（f）
Example
Pinch CP 5 1 100 4 2 100
CPH>CPC NH>NC
5
7
4
7
90
3
No feasible match!
Example
CPH>CPC NH>NC
5 4 CP Pinch 5 1 100 4 2 100