柔性换热网络综合方法研究

过程物流参数的不确定性,要求综合具有柔性的热交换网络。本文在作者曾提出的换热网络柔性分析及柔性改进技术的基础上,将超结构理论、探试规则和回路化简法相结合,提出了一种探试调优式的柔性换热网络综合方法。结果表明该法能够综合得出最优的柔性换热网络。     

考虑换热器详细设计的换热网络综合的研究进展

随着对工业生产成本控制要求的不断提高,换热网络优化的深入研究已经引起了越来越多研究人员的重视。在换热网络综合过程中考虑换热器的详细设计是换热网络综合细化深入研究的一个重要方面,可以降低换热网络的年度总费用,并且提高换热网络综合结果的实际可行性。本文通过文献中的算例结果分析,考虑换热器详细设计的换热网络综合的总费用明显低于不考虑换热器详细设计的总费用,阐述了换热网络综合中考虑换热器详细设计的必要性,强调了换热器的详细设计对换热网络综合的影响。文献中考虑换热器详细设计进行换热网络综合时主要采用了夹点分析法和数学规划法,夹点分析法综合换热网络虽然使包含换热器设计的换热网络结构变得简化易于求解,但是无法保证结果是最优解,而数学规划法综合换热网络能有效的考虑换热器详细设计对换热网络综合的影响,但是考虑换热器详细设计也大大增加了模型的复杂性,本文对此进行了对比和评述,同时认为深入研究换热网络细化设计研究并利用快速而高效的算法搜索全局最优解是未来研究方向。     

用水与换热网络同步优化综合

通常采用分步策略进行用水与换热网络综合集成,难以实现新鲜水与公用工程的同时权衡。因此本文提出首先序贯求解用水网络综合子问题的非线性规划和换热网络综合子问题的混合整数非线性规划,以获取可行初值;然后,进行流程完备结构拓扑,并构造连接方程实现相关变量的传递;最后,联立用水与换热网络优化综合问题,基于GAMS平台采用DICOPT求解器,通过MATLAB接口控制求解程序流程,采用随机初值策略强化获得全局最优解的机会,以获取高置信度的全局最优解。最后通过对单杂质和多杂质系统实例计算,结果表明本文提出的方法能实现用水和用能网络的权衡,不但获得了比文献结果更好的优化网络方案,而且找出了包括文献结果的若干近优方案,为过程设计提供了多种备用选择。     

换热网络综合中管壳式换热器设计研究进展

管壳式换热器应用广泛尤其是对其设计的研究,回顾了近年来单台管壳式换热器的工艺设计方法,并指出这些方法难以兼顾换热网络的节能降耗。许多研究者,在换热网络最优综合的同时提出了多种面积裕量优化设计方法,虽然考虑了换热网络中各换热器换热面积的优化,但并未考虑换热器的选型与详细设计。近年来,也有研究者基于换热网络综合进行管壳式换热器的详细设计研究,同步优化换热网络和单台换热器的设计,但这些方法均是在给定的工况条件下进行设计,考虑到实际生产中工况条件经常发生变化,单台换热器的设计均采用超余设计难以保证总费用最小。最后,在此基础上,提出一种从灵敏度分析的角度出发以总费用最小为目标基于换热网络综合的管壳式换热器详细设计思路。     

基于Excel+VBA的"问题表格法"确定夹点位置的程序设计

在换热网络综合过程中,夹点计算是换热网络优化的主要环节,而"问题表格法"是比较常用而又准确的求取匹配换热的冷热物流间的夹点位置的方法,但需要大量的数学运算.本文基于Excel软件和VBA编程语言,开发出通用化的"问题表格法"以确定夹点位置的电算程序,能准确计算出夹点位置和最小加热(冷却)公用工程负荷,及绘制出总组合曲线.经过大量的运算表明该程序计算准确,速度快,而且,全部过程均在Excel后台完成,只需要输入相关的物流数据,即可输出准确的结果,该电算程序可在工程设计、研究中应用.     

换热网络最优综合的智能设计方法及应用

基于系统优化设计思想，将换热网络综合问题等价分解为适合新型合作协作进化模型的系统结构优化和换热单元优化两部分，同时进行系统结构和换热单元的协作进化设计，最终得到它们之间的最优折衷。算例表明，该方法较好地解决了较大规模的换热网络最优综合问题，且能避免传统方法中存在的收敛速度较慢、易陷于局部最小值、目标函数必须可导等问题，并已成功用于某厂乙烯装置的全过程用能优化综合问题。     

基于VC编程的换热网络综合软件设计

针对利用夹点技术设计换热网络时,计算时间长、强度大、过程复杂等特点,本文研究换热网络夹点技术,基于VC而设计夹点技术的换热网络综合软件.该软件可以根据冷、热物流相关数据,计算出系统所需要的冷、热公用工程的数值;绘制出换热系统的组合曲线、全局温焓曲线以及热级联图.同时,该软件还可根据换热网络设计规则设计换热网络;找出热负荷回路以及热负荷路径,合并换热器,满足不同最优换热网络目标的要求.该软件可大量节省计算时间,减小计算强度,简化计算过程.     

改进遗传算法及其在过程系统综合中的实践

过程系统综合问题通常是奇异、多峰的,本文对遗传算法进行了改进,并对改进后的算法对该类问题的求解能力进行了研究,对遗传算法测试函数、最优过程设计和换热网络综合等问题的有效求解表明：该处地过程系统综合混合整数非线性规划问题（ＭＩＮＬＰ）有着较好的全局求解能力。     

换热器详细设计与换热网络综合同步优化方法研究

回顾了多管程换热器构成的换热网络的最优综合方法与换热器详细设计的研究进展。研究者们采用多种不同算法对换热器进行详细设计,这些算法解决了对于单台换热器在给定热负荷的情况下,以总费用最小为目标的优化设计问题。但这些方法都是对单个换热器进行优化计算,并未考虑到换热器详细设计结果对换热网络节能降耗的影响。换热器详细设计结果将影响换热网络的能量交换与经济性。有研究者基于换热网络最优综合对换热器进行详细设计,同步优化换热网络和单台换热器的设计,但这些方法不涉及换热网络中各个换热器的详细设计与传热系数、换热压降等因素的相互影响,难以保证换热网络总费用最小。在此基础上,提出一种多程换热网络综合与换热器详细设计的同步优化设计方法。本文以换热面积、传热系数为优化变量,压降为约束条件,兼顾每台换热器详细设计,总费用最小为目标进行最优综合。示例分析证明了本文方法的有效性。     

基于虚拟现实技术的网络综合布线实验室设计

立足于局域网高效、便捷开发背景下的虚拟现实网络实训系统,其作为学校实验室建设以及技术改革、创新的重要方法,受到了大家的关注.而在进行实验室的设计过程中,网络综合布线对于实验室的完成效果有着直接性的影响,且其还可能会对基于虚拟现实技术背景下的网络综合布线实验室完成效果产生抑制性.所以,在此过程中,加强对虚拟现实技术应用背景下网络综合布线实验室设计的有效性显得非常必要.对此,主要针对基于虚拟现实技术的网络综合布线实验室设计展开了探讨与分析.     

基于虚拟温度法的间歇过程换热器网络综合

提出了基于时间段模型(TSM)综合间歇过程换热器网络的方法,用虚拟温度法代替传统的单一最小传热温差,将各流股的温差贡献值作为决策变量,年度总费用最小作为目标函数建立数学模型.应用遗传膜拟退火算法对上述数学模型进行求解,分别获得每个时间间隔内的子换热器网络结构,并进一步对总换热器网络做结构优化,使其既满足流股的换热要求,又满足年费用最小.方法应用于实例计算,结果比基于最小传热温差获得的换热器网络年度总费用节省6.0%,换热器减少5台,说明这种方法既节省费用,又简化了网络结构.     

多流股换热器网络的识别与构造

多流股换热器网络是一种新型的换热器网络。本文用改进的遗传／模拟退火算法优化综合双流股换热器网络，在此基础上进行多流股换热器网络识别和构造的研究。使网络中单个多流股换热器的换热面积最大，总的多流股换热器的换热面积也最大作为将以双流股换热器为换热设备的换热网络综合成多流股换热器网络的一个标准。通过流股匹配矩阵的使用，说明程序自动实现多流股换热器网络的识别和构造过程。文献实例证明本文提出的多流股换热器网络识别和构造方法对降低网络年度化费用是有效的。     

换热网络的分析

通过对换热网络的研究发现，当物流有分流时，换热网络分析的数学模型为非线性规划问题。本文给出换热网络分析的非线性规划模型，同时优化各路分流的流量及换热单元进出口温度。经模型转化，用复合形法与线性规划法的双层组合求解，成功地解决了换热网络分析中非线性规划的求解问题。经实例考核计算证明，本文所建立的数学模型是正确可靠的，使用的双层组合法与其它方法相比，方法简单实用，结果准确，可在工程研究、设计中应用，分析后所得的最佳参数可大大提高换热网络的热回收量，节能效益十分显著。     

基于C++和智能图表合成最优换热网络的程序设计

在合成最优换热网络时,存在着调优迭代计算时间长、过程复杂等问题,本文围绕这一课题,以智能图表法为理论基础,结合C++的编程思想,以Microsoft Visual Studio 2008为开发平台,利用换热网络优化节能技术编写了换热网络合成软件。该软件具有以下功能:根据冷、热物流相关数据,计算换热网络夹点、生成温—焓组合曲线图并标出夹点温度,计算出最大热回收量和最小能量体用量,根据物流匹配换热规则和智能图表对相关冷热物流进行匹配,计算出冷热物流热交换的热负荷、换热面积、操作费用等,自动合成最优换热网络并将计算结果存于文本文件result.txt中。经实例核算后与其它文献数据对比结果可靠合理,表明该程序应用方便,计算速度快,可大大简化合成换热网络的计算过程。     

Evaluation of hybrid optimization methods for the optimal design of heat integrated distillation sequences

Optimal process design often requires the solution of mixed integer non-linear programming problems. Optimization procedures must be robust and efficient if they are to be incorporated in automated design systems. For heat integrated separation process design, a natural hybrid evolutionary/local search method with these properties is possible. The method is based on the use of local search methods for the continuous design parameters for the units in the process and the use of an evolutionary optimization procedure for the design of the heat exchanger network. The use of a stochastic method for the heat exchanger network aspect introduces noise in the evaluation of the objective function used by the local search methods. A smoothing procedure has been designed and implemented to improve the efficacy of the hybrid approach.This paper presents the evaluation of a variety of local search methods. It is shown that the Hooke and Jeeves algorithm, combined with a simple genetic algorithm, provides a robust, efficient and effective solution procedure for optimizing heat integrated distillation sequences.     

不确定条件下的质量交换网络综合

基于现有的质量交换网络综合方法，同时考虑不确定因素对于综合过程的影响，提出了不确定条件下质量交换网络综合的两步综合法。该方法首先确定网络结构，然后以年度总费用为综合目标，对设备尺寸和操作参数进行随机优化，并讨论了两种不同的随机模型的优化：期望值模型与机会约束模型。采用遗传算法和蒙特卡洛随机模拟相结合对上述随机优化模型进行求解。实例计算表明了这一综合方法的合理性以及算法的可行性。     

热集成精馏序列综合的MINLP模型

将夹点分析法应用于热集成精馏序列综合的换热网络设计中,建立一个以分离序列和操作压力为变量的混合整数非线性规划模型,然后运用改进模拟退火算法进行求解,避免了以换热网络结构作为独立变量,提高了用随机搜索方法获得最优解的可能性,同时提高了计算速度。该模型既允许一个塔的冷凝器和多个塔的再沸器进行热匹配,以及一个塔的再沸器和多个塔的冷凝器进行热匹配,还允许一个塔的冷凝器和再沸器同时与其它塔进行热匹配,使可回收利用的能量大大增加。算例的计算结果表明该方法是求解多组分热集成精馏序列综合问题的有效方法。     

原油换热网络Simulink动态仿真中提高运行速度的问题

提出状态空间离散化的思想,建立换热器的动态机理模型,然后通过Simulink模块化进行连接,对换热网络进行动态仿真。在大规模原油换热网络的仿真中,采用存储初值和切断代数环的方法,使换热网络的收敛速度得到了很大的提高,为复杂换热网络的动态仿真和实时优化打下了基础。这种方法,还可适用于一般石油化工过程装置的大规模动态仿真运行中。     

自动电位滴定仪测定铁矿石中全铁量的自动化程序设计

本文采用微波消解—自动电位滴定法测定铁矿石全铁量。重点研究自动电位滴定仪编写空白的滴定程序编写的方式对结果的影响、设计滴定程序,以经典的手工滴定法作对比,结果相似,达到滴定过程的自动化。结果表明:本法适用于铁矿石中全铁量的检测,测定范围为40%～70%,相对标准偏差小于2%。