换热网络的优化改进

本文基于对换热网络的灵敏度分析提出了选择换热网络最佳调节变量和改进换网结构及参数的方法,建立了数学模型并给出求解步骤。计算了一个实例以说明本文方法的使用过程。     

换热网络的柔性分析

本文基于换热网络的过程模拟,借助于灵敏度系数,给出了一种简单有效的换热网络柔性指数计算的方法。当换网干扰变量变化并引起了控制变量的变化时,如有调节变量,可通过改变调解变量使控制变量返回到设定值。编制了计算机程序,调解曲线可在计算机屏幕上绘出,也可定点检验换网操作的可行性。     

换热网络动态数学模型及其求解

以能量守恒为基础,建立了换热网络的机理动态数学模型,利用Visual Basic编程语言,运用显式差分法求解了该偏微分方程组。得到了当某流体入口温度扰动后,所有换热器出口温度的动态响应,求解结果表明所建立的动态数学模型符合实际情况,并成功应用于加氢裂化装置的高压换热网络的仿真培训。     

换热网络动态数学模型及其求解

以能量守恒为基础，建立了换热网络的机理动态数学模型，利用Visual Basic编程语言，运用显式差分法求解了该偏微分方程组。得到了当某流体入口温度扰动后，所有换热器出口温度的动态响应，求解结果表明所建立的动态数学模型符合实际情况，并成功应用于加氢裂化装置的高压换热网络的仿真培训。     

石油二厂北蒸馏原油换热网络优化

利用夹点技术对抚顺石化公司石油二厂北蒸馏车间原油换热网络进行了节能分析及优化设计。该方法的特点是首先确立能量目标，为了满足这一能量 目标建立了夹点匹配的可 行性规则，然后结合一些经验规则进行综合分析及匹配，最后得到投资和能耗操作费用较优的换热网络。新的换热网络同原有的换热网络相比，一个主要优点是省去了原换热网络中 需要加热炉提供的部分热 量， 从而节省大量燃料油。不仅节省了９８ ．３６ ×１０５ ｋ Ｊ／ｈ 的加热负荷，还节省了相同数量的冷却负荷。避免了公用工程的双重浪费。换热器的数目由１６ 个减少为１２ 个。冷却器数目由９ 个减少为３ 个。剩余的热物流一部分作为网络中加热器的热负荷，其余部分全部用来发生低压蒸汽。     

运用MATLAB实现换热网络动态特性的通用自动求解

提出一种换热网络动态特性的通用求解方法,该方法首先将单体换热器处理成带滞后的一阶惯性环节,以单体换热器为模块,连接各个换热器形成换热网络的信号流图,以换热器入口信号是否准备好作为模块计算依据,采用以模块为核心的动态求解策略依次求解各个换热器,直到所有换热器计算完毕,最终获得各个换热器的出口传递函数。同时利用MATLAB强大的符号运算功能,编制了自动求解程序,使得计算方便简洁,且计算速度快,通用性强。     

换热网络优化设计进展

换热网络优化是化工生产过程中常遇到的一类问题,它除了与实际工业应用直接相关外,还是一个具有足够复杂性的可用来检验和评价新的优化技术的工程对象。本文在阐述换热网络优化的概念和意义的基础上,概述了两种常用的换热网络优化方法：热力学分析法和数学规划法。而后又引入了一种以生物进化思想为基础的渐进优化法（ＥｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）,将新发展的优化器与模拟器联接,同时进行参数和网络结构的优化。     

应用于换热网络优化的混合遗传算法性能研究

换热网络综合优化属于系统热集成技术的重要研究方向。换热网络综合优化技术研究对于节约能源、保护环境和提高高耗能企业的市场竞争力具有重要意义。然而,由于换热网络综合优化模型本身属于MINLP问题,形式复杂且解空间大,经典的梯度寻优很难凑效。本文建立了以年总费用函数为优化目标的换热网络综合优化模型,提出了应用改进的混合遗传算法用于换热网络综合优化,并以基本遗传算法为对照,对混合遗传算法的用于换热网络综合的性能进行了研究。实例研究表明改进的混合遗传算法能更有效地进行换热网络综合优化。     

应用双层混合遗传算法优化大规模换热网络

换热网络综合优化问题是典型的混合整数非线性规划(MINLP)问题,存在局部极值众多的特点,特别是对于大规模换热网络来说,要做到全局寻优,难度极大。混合遗传算法能够对换热网络进行优化,但对大规模的换热网络的优化效率并不高。本文采用先通过混合遗传算法对换热网络进行初步优化,然后划分换热网络为若干换热独立的子网络,对产生的子网络分别进行单性遗传进化。结果表明,该方法对大规模换热网络的优化具有较高的优化效率。     

换热网络的弹性分析

提出了一个换热网络弹性分析的有效方法,该方法以换热网络过程模拟为基础并把灵敏度系数用于过程模拟的调节和加速收敛的过程中.换热网络的模拟过程模仿了一个过程的调节控制过程,在此过程中[1],具有干扰变量、控制变量和调节变量,干扰变量可取不同的值,控制变量也可以重新设置.整个弹性分析的过程(包括弹性指数的计算和固定状态的可行性分析)完全象是一个实际过程的操作,回避了以往复杂的数学规划求解问题.本法求解过程具有真实的物理意义,并编制了通用计算机程序并用实例进行了检验.     

换热器网络的最优设计及其应用

以炼油厂催化裂化装置油料换热系统为对象,应用夹点技术及TI法,形成具有最大能量回收特征的初始网络,并根据能量松驰原理及分枝调整技术,对初始网络进行最优调整,应用实例表明,换热器网络的最优设计具有实用性和经济价值．     

余热锅炉单相受热面动态数学模型及仿真

采用集总参数法建立了三压再热余热锅炉中单相工质受热管的动态数学模型,并开发了通用化的仿真算法。基于一体化模型开发平台建立了余热锅炉单相介质受热面系统的工程模块化的仿真模型。对低压省煤器的运行特性进行了仿真实验研究,结果表明该模型具有较高的静态计算精度和较好的动态响应特性,且模型运行稳定。     

换热器中的不可避免损失

为了分析实际热力过程、设备和循环中的节能潜力,而将(火用)损失分为可以避免和不可避免(火用)损失。通过对换热器的传热温差以及流体粘性摩阻引起的不可逆(火用)损失热力学分析,提出了确定换热器不可避免(火用)损失的方法。利用所提出的方法和推导的公式,可以对换热器的可避免和不可避免的(火用)损失进行分析和计算,从而减少可避免的(火用)损失,以改进换热器和提高换热器的(火用)效率。     

热管中冷器的传热与阻力特性

为了研究重力热管在车辆中冷器上的应用可行性,设计用于冷却高温增压空气的热管中冷器.选用水作为工作介质,在风洞实验台架上进行热管中冷器的传热和阻力性能实验.测试热管中冷器在不同冷侧空气流速、冷﹑热侧空气进口温差、热侧空气流量下的散热量和压力降,比较并分析测试结果.结果表明,热管中冷器具有良好的散热性能,在一定范围内可以满足高增压内燃机的散热要求.将实验结果与理论模型计算值进行比较,结果表明,实验值与理论计算值变化趋势吻合较好．     

换热器结构发展综述及展望

主要介绍换热器200余年的发展历程,对不同结构换热器的产生及典型应用进行综述.重点阐述管壳式换热器、板式换热器、微结构换热器和印刷电路板换热器四种不同结构的换热器,及其为了实现强化传热所开展的相关几何参数优化和结构改进的发展工作.分析现有换热器结构设计中存在的问题与限制,总结换热器结构更新的具体建议和发展趋势.     

换热网络分析中非线性规划模型的求解

给出了换热网络分析的非线性规划模型,用复合形与线性规划方法的组合求解,成功地解决了换热网络分析中的非线性规划问题.应用此模型对炼油厂常减压车间换热网络进行优化分析,所得的最佳参数可大大提高换热网络的热回收量.     

脉动流技术在管壳式换热器振动分析中的应用

为了避免脉动流技术产生的流体诱导振动造成换热器管的强度、刚度过大而导致结构失效,采用了有限元分析方法.建立换热器的流固耦合模型,施加有脉动流和无脉动流两种不同工况下的边界条件和荷载条件,从模态振型和动态响应等方面分析了两种工况下流体诱导振动对换热器管的影响.提取换热器管中间位置点和端部位置点的模态振型和动态响应曲线图,对两种工况下的计算结果曲线图进行了分析对比,结果表明：有无脉动流对管壳式换热器管的结构固有频率的影响不大;无脉动流作用时,换热管中间位置易发生刚度失效,端部位置易发生强度失效;有脉动流作用时,换热管中间位置的位移和端部所受的应力随时间呈周期性变化,可通过改变脉动流激励函数的系数来避免换热管发生振动失效.对脉动流技术安全地应用于换热器设备提供了一定的技术参考.     

不同方式地下埋管换热器的实验研究

埋地换热器换热性能是地源热泵设计基础,针对不同埋管方式埋地换热器建立了砂石回填单 U 型、双 U 型井埋管和混凝土回填单 U 型井埋管的单井实验系统,开展埋地换热器单井的换热性能实验研究。研究了不同的土壤物性、回填材料、埋管数量和运行工况下单井换热器换热性能。