Пинч-анализ

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Это статья о методологии анализа химических процессов. О компьютерном вирусе см. статью Пинч

Пинч-анализ (англ. pinch — сжатие, сужение) представляет собой методологию для минимизации потребления энергии химических процессов путём расчёта термодинамически осуществимой целевой энергии (или минимума потребления энергии) и её достижение путём оптимизации тепла рекуперации системы, методов подвода энергии и условий эксплуатации. Пинч-анализ также известен как процесс интеграции, тепловая интеграция, энергетическая интеграция или пинч-технология.

Исходные данные для процесса представляются в виде набора энергетических потоков или зависимостей тепловой нагрузки (кВт) от температуры (°С). Эти данные объединяются для всех потоков на предприятии, чтобы дать композитные кривые, одну для всех горячих потоков (отдающих тепло) и одну для всех холодных потоков (требующих тепло). Точка наибольшего сближения горячей и холодной композитных кривых — это пинч-температура (пинч-точка или просто пинч), и является точкой с наибольшими ограничениями. Таким образом, найдя эту точку и начав проектирование с неё, можно достичь целевой энергии с помощью теплообменников путём передачи теплоты между горячими и холодными потоками. На практике в ходе пинч-анализа довольно часто находятся потоки с температурой выше пинч-точки и ниже её, которые обмениваются энергией друг с другом. Удаление этих обменов взаимным выравниванием позволяет достичь целевой энергии.

История[править | править исходный текст]

Метод впервые был разработан в конце 1978 года в английской компании Imperial Chemical Industries (ICI) аспирантом Бодо Линнхоффом под руководством профессора Джона Флауэра из Университета Лидса.[1] Позже Линнхоффа пригласили на работу в Манчестерский университет, а затем он создал свою консультационную фирму под названием Linnhoff March International, которая позже была куплена фирмой KBC Energy Services.

С тех пор было разработано множество уточнений методики для использования во многих отраслях промышленности, а также моделирование ситуаций и прогон данных без обработки. Разработаны программы как для подробного, точного расчёта, так и для упрощенного (через табличные процессоры) расчёта целевой энергии. Чаще всего для анализа используется бесплатная, свободно распространяемая программа PinchLeni.[2]

В последние годы методика пинч-анализа вышла за рамки энергетических приложений. Сейчас она применяется также для анализа следующих систем:

  • Сети массового обмена.[3]
  • Пинч-анализ потребления воды.[4][5][6]
  • Водородный пинч-анализ.[7][8]

Примечания[править | править исходный текст]

  1. M. Ebrahim «Pinch technology: an efficient tool for chemical-plant energy and capital-cost saving». Applied Energy 65, 2000, 45-40 (англ.)
  2. Freeware developed by Laboratoire d’Energétique Industrielle de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland (англ.)
  3. M. M. El-Halwagi, V. Manousiouthakis, «Synthesis of Mass Exchange Networks», AIChE J., 35(8), 1989, 1233—1244. (англ.)
  4. Y. P. Wang, R. Smith Wastewater Minimisation. Chemical Engineering Science. 49, 1994, 981—1006 (англ.)
  5. Hallale, N. A New Graphical Targeting Method for Water Minimisation. Advances in Environmental Research. 6(3), 2002, 377—390 (англ.)
  6. R. Prakash, U.V. Shenoy, Targeting and Design of Water Networks for Fixed Flowrate and Fixed Contaminant Load Operations. Chemical Engineering Science. 60(1), 2005, 255—268. (англ.)
  7. N.Hallale, I.Moore, D. Vauk, «Hydrogen optimization at minimal investment», Petroleum Technology Quarterly (PTQ), Spring, 2003 (англ.)
  8. V. Agrawal, U. V. Shenoy, «Unified Conceptual Approach to Targeting and Design of Water and Hydrogen Networks», AIChE J., 52(3), 2006, 1071—1082. (англ.)

Ссылки[править | править исходный текст]