基于粒子群算法的内外翅片管换热器优化

粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,简称PSO)是一种新型的优化算法,今把PSO应用于内外翅片管换热器的结构尺寸优化,建立了物理数学模型,开发了C 程序.把体积作为优化目标函数,以换热面积和压降作为约束条件,对管子横向间距、纵向间距、管排数、外翅片间距、换热器在与热气流垂直方向的长度进行了优化,并与利用遗传算法的文献结果对比:在相同的设计参数和相同的优化变量搜索范围条件下,体积减小9.5%,重量减轻16%,优化计算时间减小一个量级,PSO应用于换热器优化设计优于遗传算法.     

石油炼化装置换热器现场维修优化管理

换热器指的是在不同温度的流体间传递热能的装置,又可称之为热交换器;在化工、石油、动力、食品及其他诸多工业部门中均普遍用到换热器,占生产主导地位。在化工生产中,换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用极为广泛。换热器有很多种类,本文主要以浮头式换热器为例,对石油炼化装置换热器现场维修优化管理进行了一番论述。     

基于遗传算法的翅片管换热器管路优化方法

通过设计有针对性的遗传编码方法和遗传操作算子,提出了一种实用有效的换热器管路连接优化方法。在满足换热器的换热能力和实际制造工艺的约束条件下,以换热器管路连接最短为优化目标对一个实际翅片管换热器进行了优化研究。结果表明,所设计的优化算法能够在5 h内收敛,优化后的连接管长度缩短25%。     

多股流换热器设计的量纲1温差场均匀性优化因子

本文提出了多股流换热器无量纲温差场均匀性优化因子的概念,并且研究了该因子在多股流换热器通道排列上的应用。研究表明：无量纲温差场均匀性优化因子能够作为多股流换热器通道排列的一个有效的评价指标,并进而指导多股流换热器的设计。     

基于一阶滞后传递函数的换热器模型预测控制

针对换热器本身具有较强的纯滞性、约束性等特性,提出将模型预测控制应用于换热器控制中。首先将换热器近似处理为一阶惯性环节,推导出其传递函数作为预测模型;而后以输出误差与控制量加权之和的二次型性能指标为目标函数对其进行滚动优化,使全过程达到最优;最后,通过反馈校正构成系统的闭环优化,提高控制的鲁棒性。通过仿真实例证明:模型预测控制能够较好地处理换热器控制上的纯滞后等问题,具有较好的鲁棒性。     

基于HTRI的环己烷换热器的设计与优化

环己烷换热器是精制提纯环己烷的重要设备之一,也是合成环己酮装置的重要组成部分,为环己酮的合成提供了原材料的保障。文章基于HTRI的设计和校核模型对环己烷换热器进行设计与优化,对换热器的主要优化参数进行分析,实现对换热器的更好设计与优化。结果表明：基于HTRI进行优化设计,能够根据工艺要求设计提出多种设计方案,更有利于结合实际情况对环己烷换热器进行优化设计。     

某加氢装置热能综合利用及优化分析

本文主要对某加氢装置换热网络优化和提高换热器换热效率以实现热量综合利用讨论分析。通过计算发现,将100℃物流的热量加以回收,对原料过滤温度和产品换热流程进行优化,可大幅实现装置降本增效。同时利用装置检修对换热器进行清洗,提高换热器换热效率,在降低装置能耗的同时,从根本上解决装置运行瓶颈。     

换热器网络设备面积与清洗时序同步优化

表面结垢会严重影响换热器的传热效率,定期清洗是解决该问题的主要方式.针对以往换热器网络清洗时序优化方法中用于决策的整型变量较多而难以求解的问题,提出以换热器清洗的最大允许污垢热阻为优化变量,取代表示换热器是否清洗的二进制变量,将混合整数非线性规划问题转化成非线性规划问题,能够有效地减小问题规模,降低求解难度.优化过程中兼顾换热器网络的设计型与操作型问题,采用遗传/模拟退火算法同步优化换热器的面积与清洗时序.将该方法用于一个实例,所得年度总费用与文献基本一致,验证了该方法的有效性.     

换热器网络的两种最优综合方法的比较

大型化工生产网络中 ,由于换热器台数较多 ,因而热量分配、物流匹配、最少换热器台数的确定等较困难。本文就这几个方面对换热器网络优化中的狭点法和结构优化法进行分析比较     

不确定性下基于多工况优化的可控性换热器网络综合

换热器网络在化工生产过程中起着能量回收、节能降耗的重要作用。常规换热器网络综合方法以经济性为目标进行参数和结构优化,导致换热设备之间的强烈耦合从而引起潜在的控制困难。此外,在实际生产中,无论是单个换热设备还是整个网络都不可避免地受到一些不确定性因素的干扰,故能够抵御这些扰动的可控性换热器网络是至关重要的。通过考虑网络结构与可控性之间的相互作用,提出可控性换热器网络综合方法,并基于多工况优化探究了决策变量对网络结构的影响。然后以柔性指数衡量扰动存在情况下换热器网络操作可行性,进一步优化换热器网络结构以抵御不确定性因素的干扰。最后,通过算例分析验证了该方法的可行性与有效性。     

Multi‐Objective Optimization of a Cross‐Flow Plate Heat Exchanger Using Entropy Generation Minimization

Multi‐objective optimization of a cross‐flow plate fin heat exchanger (PFHE) by means of an entropy generation minimization technique is described. Entropy generation in the PFHE was separated into thermal and pressure entropy generation as two objective functions to be minimized simultaneously. The Pareto optimal frontier was obtained and a final optimal solution was selected. By implementing a decision‐making method, here the LINMAP method, the best trade‐off was achieved between thermal efficiency and pumping cost. This approach led to a configuration of the PFHE with lower magnitude of entropy generation, reduced pressure drop and pumping power, and lower operating and total cost in comparison to single‐objective optimization approaches.     

Numerical Analysis of Header Structure Improvement in a Plate‐Fin Heat Exchanger

In order to improve the flow uniformity in a plate‐fin heat exchanger (PFHE), a modified header structure with a plain baffle inside is proposed. Flow distribution and pressure drop in the header were studied by numerical methods. The results show that the modified header is highly efficient in improving the flow uniformity with negligible pressure drop increase. A performance effectiveness factor was introduced to predict the effects of the modified structure on the performance of the PFHE. Influences of baffle structure parameters on modified structure performances were further discussed. The modified header structure can effectively improve the performance of a PFHE.     

用于低干度混合工质制冷的板翅式换热器传热系数

对于中小型天然气液化装置,板翅式换热器被广泛应用于回热换热。然而,目前对低干度混合工质在板翅式换热器中低温换热性能优化等问题的研究甚少。因此,搭建一套采用单级压缩、一级回热的Linde-Hampson制冷循环系统,并以N₂-CH₄-C₂H₄-C₃H₈-iC₄H₁₀作为混合制冷剂制取-160℃低温,用以重点分析板翅式换热器中的总传热系数以及影响板翅式换热器传热系数的因素。实验结果表明:低干度下板翅式换热器中总传热系数在2.6~22.7 W·m^-2·K^-1之间,受制冷温度和循环浓度变化的影响不明显,而目前对低干度低流速下混合制冷剂的低温换热性能预测仍存在一定的偏差,其中Cavallini和Modified Granryd的计算模型经修正后可推荐使用;同时,也从制冷剂流速、压降等方面对板翅式换热器优化设计提出了相关建议。     

内冷除湿器中热质交换过程的数值模拟与分析

介绍了一种板翅式内冷型除湿器,针对其运行特点建立了其除湿过程的数学模型。分析了除湿过程中除湿器内部溶液与空气的温度场分布以及空气含湿量的分布情况,对内冷除湿与绝热除湿进行了比较,分析了内冷对于溶液温度以及传质驱动势的影响。结果显示与绝热除湿相比内冷除湿可有效抑制溶液温升,但对于传质驱动势的影响并不大,在典型工况下,其溶液出口平均温度比绝热除湿的平均温度低4.83℃,而积分平均湿差仅比绝热除湿时高出0.38 g•kg^-1,约为3.2%。     

不同热边界条件下板翅式换热器轴向导热对换热的影响

基于MATLAB编程,采用分布参数法构建了逆流板翅式换热器的二维计算模型,并与Claude循环氦液化器中多股流板翅式换热器的实验结果进行比较,数值结果和实验结果的吻合程度很好。研究了轴向导热对板翅式换热器换热能力的影响,发现考虑轴向导热的有效度相较于不考虑轴向导热降低了21.8%,且由于轴向导热将隔板冷端和热端的绝热边界条件施加的影响向换热器计算域内部传递,引发了换热器入口区域流体温度的畸变。而在隔板的冷端和热端分别采取定壁温或定热流的边界条件时,流体入口区域温度畸变几乎消失。在考虑轴向导热时,与隔板两端绝热边界条件相比,定壁温边界条件有效度增加35.8%（{\epsilon }_{\mathrm{c}}）和31.7%（{\epsilon }_{\mathrm{h}}）,定热流边界条件有效度增加22.8%（\epsilon）。     

顺流管式换热器的换热性能

以顺流管式换热器为研究对象,应用GB151-1999(管壳式换热器)中的设计规范,建立数学模型;通过计算热通量Q,换热效率E,换热系数U,以及换热温差T,验证所选用的数学模型是正确的,为该管型的换热器设计提供理论依据。     

常减压装置换热网络的优化设计

在夹点技术的基础上,结合工艺流程模拟软件（HYSYS）和换热网络计算软件（HEXTRAN）对原有常减压装置换热网络进行优化,并得出了近于最优的换热网络。优化后的换热网络经实际生产运行取得了良好的效果和可观的经济效益。     

大孔球形纤维素阴离子交换树脂PSC-AN的制备及表征

以自制的大孔球形纤维素为原料,制备大孔球形纤维素阴离子交换树脂PSC-AN,并对其结构和性能进行研究。扫描电镜测定表明,所制备的PSC-AN有较为规整的球形结构和较大的孔径。PSC-AN的红外光谱显示,环氧化后,PSC的环氧基特征峰消失,证实其参与了环氧化反应。通过环氧纤维素的胺化,制取了含有苯环的大孔球形阴离子交换树脂PSC-AN。测得其粒径为0.45 mm,总交换容量为1.04 mmol/L。     

管壳式换热器结构对传热的影响

管壳式换热器的传热系数受到操作工况、介质物性及换热器结构等因素影响。本文将结合实例,利用EDR（HTFS）软件计算数据,分析换热器结构对传热传热系数的影响,以及通过优化换热器结构提高传热系数。     

柔性换热器网络综合与清洗时序安排同步优化

提出在柔性换热器网络设计时考虑设备投入运行后实施在线清洗时序安排的同步优化方法,实现换热器网络动态综合。为降低该问题计算的复杂性,提出采用两阶段法。第一阶段利用虚拟温-焓图法初步综合获得考虑设备结垢过程和流股入口温度、热容流率发生变化时的多周期柔性网络,在同步优化之前识别出较优匹配候选。第二阶段,换热网络结构、设备面积和清洗时序安排利用遗传/模拟退火算法进行同步优化。通过积分方法来计算随时间变化的公用工程消耗,所建立的数学模型因此比以往文献更加严格。计算实例表明,所提方法有效降低年度总费用,同时能够解决大规模柔性换热器网络综合问题。