换热网络流程模拟系统

本文建立了由换热器、分流器和混合器构成的换热网络流程模拟系统。经过系统分解求出系统中可以独立求解的子系统并给出计算顺序,对环路子系统,求出最佳断裂物流数及物流号,建立了基础物性数据库和标准系列换热器结构参数数据库。提出了校正传热单元数法求换热温度,结果输出详细,经对许多实例的模拟计算,取得了令人满意的结果。     

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。     

换热网络数值模拟稳定性分析

换热网络的数值模拟在换热网络的定量分析中起着重要作用。但在模拟计算中,有时表现出数值稳定性差。提高数值稳定性的方法,目前多通过改善算法来实现。本文通过对换热网络数值模拟的误差分析,提出了误差放大因子的概念,并依此选择迭代变量。通过对迭代变量的选择,达到提高换热网络数值模拟稳定性的目的。     

基于J2EE的协同换热网络设计系统的研究

在化工企业中,换热网络设计的好坏对企业效益有重大影响.由于设计过程中伴随着大量的计算,用软件可以大大提高效率,以往的换热网络设计软件可视化不强,没有一个好的图形界面,而且大多是C/S结构,难于升级和维护.为了使软件的可视化更强并方便各个地区工程师之间的合作,采用J2EE架构和过程能量集成方法--夹点技术以及改进的换热网络设计算法.对换热网络计算机辅助设计进行了研究,开发了一个基于J2EE模式结构体系的协同换热网络设计软件系统.     

具有任意结构换热网络的灵敏度分析

本文提出了一个计算任意结构换热网络灵敏度系数及灵敏度的通用数学模型，并给出了求解数学模型的方法。     

汽油吸附脱硫装置换热网络节能研究

针对某催化汽油吸附脱硫装置换热网络,分析装置流程,并且从整个流程中提取了6股冷物流和4股热物流的初始温度、目标温度、热负荷等数据,选择最小传热温差为15℃,利用夹点技术得到夹点温度为81.5℃,确定了装置的节能目标为节约公用工程量78.5%。然后利用夹点三原则对现有装置的换热网络进行分析,发现该装置夹点之上存在2个冷却器、夹点之下存在1个加热器并且存在1个换热器跨越夹点传热,这造成了能量的不合理利用从而造成能量浪费。针对这几个不合理的传热器,以现有网络为基础提出了增加2台换热器从而消除部分违背夹点原则的环节的换热网络优化方案,最终实现节约冷公用工程量52.8%,节约热公用工程量65.7%的效果。     

换热网络改造综合中初始网络调优的专家系统

在换热网络的改造综合中，应用“夹点技术”设计出的初始网络与理想网络仍有偏差，需要进一步调优，本文应用人工智能技术，设计了一个正向推理的专家系统解决初始网络中的换热不均问题。本文总结专家知识和经验，建立了调优规则的知识库，并应用回溯控制策略搜索调优规则，常减压装置原油预热换热网络改造的工程实例表明了该专家系统的有效性。     

常减压蒸馏过程换热网络的粒子群优化设计方法

提出了1种换热网络的粒子群优化设计方法,提高大规模无分流换热网络的设计速度和效果。采用超结构建立换热网络模型,以各个换热器和换热量为演化个体,以投资和运行费用最小化为优化目标,发挥粒子群的群智特点寻优计算。避免传统设计的计算复杂、不能同时优化投资和运行费用等问题,解决了换热器的换热量受换热条件约束、相互制约而影响设计的难题,保证演化过程中解的可行性,实现设计过程的智能化。以某炼油厂的常减压蒸馏过程的换热网络为实验对象,仿真研究,证明了算法有效和优越。     

求解换热网络夹点的Excel电子表格法

为使不熟练计算机编程的工程技术人员、专业设计人员及科研人员能迅速、准确地求解换热网络夹点及所需最小公用工程能量的目标,本文以文献上的事例为研究对象,按问题表格法确定换热网络夹点的原理,利用Excel电子表格建模法求解,并利用Excel图表功能绘制出的总复合曲线图分析网络用能。计算结果与文献上采用计算机编程计算的结果完全相同,表明该计算方法是完全正确可行,且因其简单、实用、直观、灵活、易掌握、又无需计算机编程,因而特别适用于新建化工装置换热网络的优化设计和现行化工生产装置的用能分析及节能优化改造等工作。     

天然气回收装置换热网络优化设计

对某天然气回收装置换热网络的节能潜力进行了研究,应用夹点分析法找出了原换热网络不合理的环节及原因,并据此对该装置的换热网络进行优化设计,形成翻新设计方案.该翻新设计改进了换热网络中不合理的环节,使装置换热网络的加热公用工程和冷却公用工程分别节省37.7％和27.4％的电能.优化改进后的换热网络提高了过程能量回收能力,每年可节省电能37.6万kWh,达到了降低过程能耗的目的.     

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.     

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。     

利用温焓图自动综合多流股换热器网络

为合理、经济地利用能源,降低生产成本,综合考虑了温度、表面传热系数和材质等影响流股传热能力的因素,计算出温差贡献值来修正各流股的实际温度得到虚拟温度,基于虚拟温度作出温焓图,提出多流股换热器网络的综合策略和冷、热流股的匹配规则,得到一组串联的多流股换热器,直观有效地进行换热网络的设计和优化。最后通过两个例题说明所提方法是可行的。     

列管式热交换器的特征模型控制

列管式热交换器具有时滞和大惯性的特点,其出口温度会受到冷热流体流量和入口温度等的干扰,一般的PID控制系统的超调量大,过渡时间长,动态特性较差;本文通过研究热交换器的过程特性,建立对象特征模型,利用在线辨识构建自适应控制律,实时更新控制器参数,使用西门子SIMATIC PCS7对热交换器对象进行出料口的温度控制。结果表明,用该方法建立的热交换器控制系统能够很好地克服对象存在的各种扰动,缩短了过渡过程时间,具有良好的动态性能。     

换热网络综合方法的研究进展

随着对合理、经济利用能源、资源要求的不断提高,换热网络综合引起了人们的高度重视。本文对过程工业非常重要的过程集成问题——换热网络综合,总结了过程热集成常见的3种方法:夹点设计法、数学规划法以及人工智能法。并分别对这3种方法在发展过程中的研究内容和设计方法及其取得的研究成果进行了讨论。最后从工业应用角度对不同的方法做了比较及评价。     

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.     

基于节点属性的启发式网络拓扑图布局算法

工业监控网络拓扑可视化作为网络拓扑可视化的一个分支,要求布图结构直观而且实时性强。然而,以往的拓扑布局算法并不能满足这一要求。针对这一问题,面向一层或二层星型、一层mesh型和mesh型与星型两层混合的工业监控网络结构,根据网络结构特点和节点关系属性改进斥力张力模型,提出一种基于节点属性的启发式网络拓扑布局算法。实验结果证明该算法时间复杂度较低,而且布图直观性良好。     

换热网络模拟系统的开发研究

为了满足工程上对换热网络模拟计算的要求,本文开发了计算功能强大的换热网络模拟系统。该模拟系统分为4大模块:分解收敛模块、物性处理模块、输入输出模块和单元模块。其中单元模块包括换热器、闪蒸罐、管道、阀门和泵等子模块,因此该系统能够模拟诸多单元模块组成的网络,并且对换热器的计算能自动判断相变和温度交叉现象。除能计算常规组分外,本系统还具有处理石油馏分的能力。最后以某厂加氢裂化装置部分换热网络为例,进行了模拟验证。将模拟结果与实际结果进行比较,结果显示两者平均相对误差在5%以内,模拟结果能够满足工程计算要求,表明建立的各单元模块数学模型是正确的,开发的换热网络模拟系统是可行的。     

基于格子Boltzmann方法的换热器优化模拟

为优化换热器的结构设计,用格子Boltzmann方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)结合多孔介质模型模拟换热器内的换热,研究雷诺数、普朗特数和热扩散率比的变化对温度场和换热性能的影响.模拟结果表明:在小雷诺数范围内,随着雷诺数的增加,努塞尔数先增加后减小,即存在一个使换热性能达到最好的雷诺数;随着普朗特数的增加,努塞尔数减小,换热性能降低;随着热扩散率比的增加,换热性能提高.分析不同管柱排列方式对换热性能的影响,结果表明:叉排的换热效果明显优于顺排,当横向节距等于2时,对于均匀顺排或叉排,努塞尔数均随纵向节距的增加而减小,这与实验结果相符;对于非均匀叉排,采用"前密"或"中间密"的排布方式有利于换热.