基于结构性能连续性的模拟退火算法优化换热网络

换热网络优化是典型的混合整数非线性问题,其整型变量的组合情况(换热网络的结构)对于其优化的走向以及局部最优解的质量具有至关重要的作用.指出换热网络的结构与性能存在连续性,并由此提出以连续性指导整型变量最优搜索的换热网络模拟退火算法,对换热网络的结构进行最优搜索,降低换热网络的综合费用.通过对实际算例的优化,将换热网络的综合费用由1599229美元降至1581165美元.结果表明:换热网络结构与性能的连续性能指导整型变量的优化走向,保证模拟退火算法在换热网络优化过程中的可靠性.     

流体定性温度对换热网络模拟及优化的影响

合理的定性温度能够准确表现流体的特性,在综合现有定性温度表示方法的基础上,以流体比热容的影响为例,在取不同定性温度的条件下,进行了换热网络模拟及优化计算,并对计算结果进行了分析比较。结果表明,流体的物性随温度变化越明显,定性温度选取对换热网络计算和优化的影响就越大;换热网络中流体的温度变化越剧烈,物性的变化就越大;在换热网络的优化过程中,使用不同的定性温度确定方法会影响到换热网络的结构、流体的匹配关系、换热单元数目等。     

高酸值油料一步法制备生物柴油研究

以酸值123.04 mg KOH/g的棕榈油脱臭馏出物(PFAD)为原料,在带压反应器中,用浓硫酸为催化剂,采用一步法催化酯化反应制备生物柴油。重点研究反应温度、反应时间、催化剂用量和醇油比等因素对酯化和酯交换反应的影响。结果表明,提高反应温度能促进酯化反应和酯交换反应,使高酸值原料经一次反应直接转化为目的产物——脂肪酸甲酯,从而缩短制备流程,降低成本,强化酯化反应进行,提高脂肪酸甲酯收率。当催化剂用量为0.5%(质量分数)、醇油物质的量之比7∶1、在130℃反应90 min后,生物柴油的最高收率达到88.1%。较之酸碱两步法催化高酸值油料制备生物柴油能显著缩短反应时间、简化工艺流程、降低生产成本。     

烟叶密集烤房供热设备分析比较及发展方向

综述了国内密集烤房烟叶烘烤能耗现状,对密集烤房供热设备进行了分析比较,探讨了供热设备的发展方向。     

润湿特性对多孔介质缓慢干燥过程影响的数值模拟

采用二维孔隙网络模型,对不同孔隙结构下亲水多孔介质与憎水多孔介质的缓慢干燥过程进行模拟,考察润湿特性的改变对二维多孔介质干燥过程中液相分布、蒸发速率以及干燥总时间的影响。模拟结果表明,忽略重力与黏性力影响时,多孔介质干燥过程只受毛细压力控制,亲水多孔介质蒸发端为无规则形状,而憎水多孔介质蒸发端则根据孔隙尺寸分布与喉孔比的不同呈现不同的特性;干燥总时间与润湿特性、蒸发速率、孔隙结构相关;当喉孔比相同时,紧凑多孔介质的干燥总时间小于非紧凑多孔介质;当喉孔比较小时,亲水多孔介质的干燥总时间小于憎水多孔介质;当喉孔比较大时,憎水与亲水多孔介质的干燥总时间可以近乎相等。     

采用结构进化策略的Lagrange乘子法优化换热网络

针对罚函数法处理有约束问题时存在的不足,采用Lagrange乘子法优化换热网络.为求解Lagrange函数方程组,根据确定性方法,提出最速下降法求解策略以及Powell法求解策略.通过极小值判断机制,保证Lagrange函数方程组的解是原换热网络目标函数值的极小值.根据实际工况,提出结构进化策略,与Lagrange乘子法相结合,实现了换热网络全局最优化.通过经典算例验证了两种求解策略的有效性、准确性以及结构进化策略的通用性.与文献结果进行对比,结果表明本算法具有较强的局部搜索能力以及全局搜索能力,能够找到更优的换热网络结构,有利于在工业生产中节约成本.     

一种分步匹配的换热网络优化方法

针对复杂换热网络全局优化中可操作性、优化效率与优化质量三者间的矛盾问题,基于换热网络优化中的最佳温位匹配的原则,提出了一种复杂换热网络分步优化方法。该方法将复杂的网络集成问题分解为以冷(热)流体数目为基础的多个单一流体匹配优化的子问题,以最优匹配优选的原则进行网络结构的分步生成,最终获得网络的总体结构。结果表明,以优选匹配的换热网络结构优化结果优于焓差匹配、温位匹配的结果,匹配的原则中,优选匹配要作为首选的匹配原则,可以避免前两种匹配原则上的匹配失当,该方法极大地提高了复杂换热网络优化的可操作性,优选匹配顺序使得分步优化能够取得更高的质量。     

基于节点配置策略的有分流换热网络优化性能探析

应用节点非结构模型（nodes-based non-structural model,NNM）优化换热网络时,合理地配置节点参数（分流组数和分支数）可辅助算法以更高的效率获得更优的结果。然而,NNM模型的设置中,所有热流股共用一组节点参数,所有冷流股共用一组节点参数,因此无法定制化地满足每一个流股对分流的需求。为提高网络中节点的利用率,本文提出了节点配置策略。该策略可根据流股热容流率对流股上的分支数及其组数进行调整,减少无效结构对优化的阻碍,使算法在优化初期快速获得潜在优势结构,提升优化质量。通过10SP和15SP算例验证策略的有效性,所获结果比文献最优结果分别低340USD/a和2285USD/a,且低于同参数下无该节点配置策略的NNM模型所获结果,从算例分析可知该策略可有效辅助提升算法的优化性能,以获取更优的优化结果。     

换热网络的柔性识别及基于旁路调节的运行优化

从研究换热网络的运行特性和调节特性出发,引入灵敏度理论,建立了基于灵敏度评价指标的柔性识别方法,获得了换热网络的柔性特性和柔性区间。通过柔性分析捕获换热网络中的敏感流体,并将旁路调节应用在此类敏感流体的调节控制,建立了换热器及其网络的旁路调节方法。实例应用表明:针对频繁扰动或对运行性能影响严重的流体设置旁路,抑制了流体扰动作用的传递,保证了换热网络中绝大多数流体出口参数的稳定,在公用工程费用不变的基础上显著地减少了公用工程的数目,优化换热网络结构的同时实现了运行优化。     

多喷嘴液液引射器的试验与数值模拟研究

采用控制变量法,模拟研究了不同进出口压力等因素对多喷嘴液液引射器性能及增压效果的影响规律。结果表明,在引射泵组中,随着工作压力和引射压力增大,引射器的引射系数和引射流量都增大;而随着出口压力增大,引射器的引射系数和引射流量减小;引射器出口压力的增加对引射泵组中的泵前增压效果优于工作压力和引射压力;泵前压力随引射器进出口压力的增大而增大。试验在综合考虑泵的效率和增压效果后,采用30%回流率,引射泵组可提高1.59 m压头,与模拟结果 1.54 m吻合较好。