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相似文献
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1.
李蕾  尹洪超 《山西化工》2007,27(1):44-46,53
采用数学规划方法,分别用分步设计方法和同步设计方法对单杂质能量集成用水网络进行了研究,根据实例研究结果进行对比,说明同步优化设计法比分步设计法更为准确和有效。  相似文献   

2.
考虑热集成的用水网络优化   总被引:2,自引:2,他引:0       下载免费PDF全文
提出了新的同时考虑间接传热和混合传热的热集成转运模型,并与用水网络超结构NLP模型结合以求取ΔTmin=0℃时用水网络的公用工程目标。新转运模型与以往的模型相比变量数和约束方程数都大大减少。进一步,针对现有综合方法ΔTmin不可调的局限性,采用改进的换热网络转运模型,提出了区分处理混合传热和间接传热的综合方法。该方法不仅可以得到优化的公用工程费用和换热匹配数,而且与传统的方法相比可以调整ΔTmin,得到更合理的换热网络结构。算例表明,结合新转运模型的NLP模型与结合改进转运模型的综合方法都要优于以往的模型和方法。  相似文献   

3.
考虑非等温混合的能量集成水网络设计方法   总被引:4,自引:4,他引:0       下载免费PDF全文
讨论了能量集成水网络中非等温混合对系统能量目标的影响,提出了分割温度的概念。对于同性混合,系统的公用工程需求量不会减少。对于异性混合,通过确定分割温度并比较分割温度以上区间混合流股的热量之和与低温区间所需的热量,可以准确确定系统公用工程会增加、减少或者保持不变。基于以上思想,得到了非等温混合规则。它能判断是否存在能量惩罚,以及如何通过设计混合温度来避免能量惩罚。结合改进的"分离系统"法,提出了一种系统化的能量集成水网络设计方法。  相似文献   

4.
姜楠  刘永忠  朱天鸿 《化工学报》2016,67(12):5169-5175
换热网络合成问题通常可用非凸、非线性、不可微的混合整数非线性规划模型描述。基于GPU的并行计算技术为求解大规模模型提供了高效支撑。针对已有并行SQP算法求解换热网络合成问题中存在二元变量组合数过多、并行SQP算法求解结果严重依赖初值等问题,提出了BB/SQP混合并行算法。该算法采用BB算法代替枚举法,不但大大减少了模型求解中可能的二元变量组合,而且为SQP算法选出了可行的初值,从而提高了算法的求解质量。研究表明,所提出的混合并行算法能够有效求解换热网络合成问题,且并行计算相比串行计算的求解速度显著增加,加速比可达39。  相似文献   

5.
提出了针对通用换热网络综合(HENS)的广义析取规划(GDP)模型。广义析取规划模型通过引入逻辑变量代替0-1整形变量,使用析取式实现约束的分支选择。相比于传统MINLP模型,换热网络综合的广义析取模型具有以下优点:(1)条件建模的直观性;(2)通过对约束的动态选择,在减少冗余约束的同时更消去了不存在单元所带来的非线性费用计算模块,从而大大降低NLP子问题的求解复杂度,使求解更简单。另外,提出了一种混杂算法用来求解换热网络算例的广义析取规划模型。在外层使用启发式算法搜索最优结构,在内层调用确定型算法求解非线性规划子问题。结果表明,GDP模型无论在简洁性还是易求解性上都优于传统MINLP模型,可以有效地求解通用换热网络的综合问题。  相似文献   

6.
尹洪超  李振民  袁一 《化工学报》2002,53(2):172-176
提出了过程全局夹点分析与超结构混合整数非线性规划 (MINLP)相结合的能量集成最优综合法 .各单过程内部换热优化匹配后 ,进行各过程剩余冷、热负荷与公用工程系统的全局夹点分析 ,确定全局热集成目标 ,在此基础上建立包含过程剩余热负荷产生各等级蒸汽、剩余冷负荷使用各等级蒸汽加热的各种可能匹配方案的公用工程换热网络超结构及其MINLP模型 ,采用混合连续进化算法求解得到过程与公用工程换热网络最优改造方案 .大型乙烯装置能量集成应用算例表明 ,可充分发挥全局夹点分析法确定改造目标的简洁实用性和超结构MINLP寻求最佳方案的优点  相似文献   

7.
以水源-水阱匹配关系为约束条件,建立了单杂质用水网络的混合整数线性规划模型。提出了通过逐步调整水源与水阱匹配关系矩阵,把混合整数线性规划问题转化成多步的线性规划问题的求解策略。本文提出的优化方法,在最小新鲜水用量相同的条件下,能设计出水源与水阱匹配关系数少,流程结构简单、投资成本少的水网络。应用两个实例说明了本文方法的有效性。  相似文献   

8.
对间歇化工过程用水网络优化提出了基于非线性规划的优化设计方法。该方法采用一个中间贮罐用来接收各单元操作的排水,增加各单元操作之间的水再利用机会。对所有单元操作按照排水时间从早到晚进行排序,只有排在前面的操作才提供给后面的操作用水,结合其他的简化规则,构造了用水网络超结构。该超结构的数学模型为一组非线性方程,利用GAMS软件进行求解,得到各个周期的最小新鲜水量和最优的用水网络结构。实例计算结果表明,该方法可行。  相似文献   

9.
针对较复杂的多组分用水过程,提出了基于序贯操作模型的整体优化设计策略对于一个给定的操作序列,假定排在操作i之前的所有操作的出口水流都是操作i的水源,在此前提下建立了多组分用水过程的序贯操作模型.这样,多组分用水网络的设计问题可表达为一个双层优化的非线性规划,内层用来寻找给定操作序列情况下的最优解,外层则是在所有可能的操作序列中搜索最优序列.通过对一个例子进行求解,说明了所提出的新方法.  相似文献   

10.
水夹点分析与数学规划法相结合的用水网络优化设计   总被引:10,自引:8,他引:10  
李英  姚平经 《化工学报》2004,55(2):220-225
提出了水夹点分析和数学规划法相结合的用水网络最优设计法。水夹点分析基于对过程用水的理解,获得新鲜水用量目标并给出用水网络设计的基本规则。在此基础上建立过程使用新鲜水、排放废水和回用的各种可能匹配方案的用水网络超结构及其MINLP模型。既避免了用水夹点综合设计用水网络得不到真正意义上的最优解,又在一定程度上防止超结构规模过大,MINLP维数太高,求解困难。采用通用代数建模系统GAMS得到用水网络最优设计方案。文献中的应用实例表明,本文所提方法可充分发挥水夹点分析确定新鲜水用量或回用结构的简洁实用性和超结构MINLP寻求最佳方案的优点。  相似文献   

11.
A new graphical tool has been developed for the HEN design of WAHEN. An ΔH‐F diagram is proposed to deal with the heat exchange matches. Nonisothermal stream mixing and splitting can be achieved by the transformation of stream composite curve in the ΔH‐F diagram. A matching composite curve is proposed for the design of HEN with parallel structure. The structure of HEN can be simplified by adjusting the shape of the matching composite curve. Both small scale and large scale examples are illustrated. Results show that the proposed method is as good as the previous methods for small scale problem, while it gets a better result for large scale problem. © 2015 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 62: 670–686, 2016  相似文献   

12.
This article proposes a new methodology for simultaneous integration of water and energy in heat‐integrated water allocation networks (WAHEN). A novel disjunctive model is first developed to determine an optimal water allocation network (WAN) where water and energy are integrated in one step. Based on the optimal WAN, a detailed heat exchanger network (HEN) to satisfy the utility target is then synthesized. Although the final network structure is obtained through two steps, the targets of freshwater and utility are optimized simultaneously. The proposed method has specific advantages. First of all, it can capture a tradeoff among freshwater usage, utility consumption, and direct heat transfer by nonisothermal mixing. Second, it can greatly reduce the complexity of subsequent HEN design. Finally, it is effective for simultaneous water and energy integration in large‐scale WAHEN systems. The advantages and applicability of this new method are illustrated by three examples from literature. © 2015 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 61: 2202–2214, 2015  相似文献   

13.
A methodology is presented for optimizing hybrid renewable energy‐fossil fuel systems with short‐term heat storage. The considered system is an absorption‐refrigeration (AR) cycle integrated with a heat exchanger network (HEN) requiring cooling below ambient temperature. The AR cycle can be driven by multiple energy sources including excess energy from hot process streams, renewable energy sources (solar and biofuels), and fossil fuels. A two‐step approach based on mixed integer nonlinear programming methods is used for the optimization. First, the problem of optimal energy integration in the hybrid energy system without heat storage is solved on a monthly basis by minimizing simultaneously the total annual cost and the overall greenhouse gas emissions. In the second step, the multi‐tank thermal energy storage (TES) design problem is solved. The design involves the identification of the optimal number of storage tanks, their sizes, configuration and operation policies. The TES optimization is carried out on an hourly basis while incorporating the design targets determined by the first step. © 2013 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 60: 909–930, 2014  相似文献   

14.
杨蕊  庄钰  邸楠茜  都健 《化工学报》2019,70(12):4689-4697
换热网络综合的研究和应用对于提高能源利用率已被证明是有效的,而用于回收更高品质能量的功交换网络综合的研究仍处于起步阶段。针对间接式功交换网络综合中复杂推动力约束对流股匹配的制约问题,构建了一种考虑级间热集成的拓展超结构,基于线性拟合压缩机和涡轮机的操作曲线,提出了功源与功阱间流股匹配的识别方法;针对压力、流量与温度的高度非凸非线性关系,提出了采用热集成优化每一级入口温度的松弛策略,建立了以年度总费用最小为目标的混合整数非线性规划模型,通过GAMS求解得到最优的间接式功交换网络结构。最后通过一个算例分析,验证所提方法的有效性和可行性。  相似文献   

15.
多杂质用水网络最优化设计——水质分析及数学规划法   总被引:3,自引:2,他引:1  
刘强  阎光绪  郭绍辉 《化工学报》2008,59(6):1441-1447
在多杂质用水系统中,各操作出水水质会以不同杂质为主要因素,难以直接比较水质优劣,本文提出了水质分析与数学规划法相结合的用水网络最优化设计方法,对进出口水的极限数据进行分析得出水质状况并对它们按优劣进行排序,优先将排在前面的、节水效果好的操作作为供水源,在水量足够的情况下,对后面的操作不予考虑,以此来简化用水网络超结构模型,然后利用GAMS软件对经过简化后的超结构进行非线性规划并求解,通过两个例子的分析,证明了本方法的有效性。  相似文献   

16.
李栋斌  尹洪超 《化工进展》2013,32(1):238-242
提出了一种分步综合多杂质体系水网络和换热网络的新方法。对于水网络,考虑进入操作单元的新鲜水与回用水之间的非等温混合,确保流股间的直接热回收;对于换热网络,可以只考虑水网络中的新鲜水和回用水流股之间的换热匹配。采用无进化次数的改进粒子群算法对本文建立的多杂质体系水网络非线性模型和换热网络混合整数非线性模型进行求解。实例表明,与不考虑非等温混合时比较,考虑非等温混合时的最优网络结构更简单,且年度总费用要节省2.4%。因此,本文提出的方法在实际生产中有较好的可行性和有效性。  相似文献   

17.
The optimal integration between heat and work may significantly reduce the energy demand and consequently the process cost. This article introduces a new mathematical model for the simultaneous synthesis of heat exchanger networks (HENs), in which the pressure levels of the process streams can be adjusted to enhance the heat integration. A superstructure is proposed for the HEN design with pressure recovery, developed via generalized disjunctive programming, and mixed‐integer nonlinear programming formulation. The process conditions (stream temperature and pressure) must be optimized. Furthermore, the approach allows for coupling of the turbines and compressors and selection of the turbines and valves to minimize the total annualized cost, which consists of the operational and capital expenses. The model is tested for its applicability in three case studies, including a cryogenic application. The results indicate that the energy integration reduces the quantity of utilities required, thus decreasing the overall cost. © 2013 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 60: 893–908, 2014  相似文献   

18.
This paper presents a mathematical programming model for the optimal design of water networks in the agriculture. The proposed model is based on a new superstructure that includes all configurations in terms of use, reuse and regeneration of water in a field constituted by a number of croplands. The model also includes the allocation of pipelines, pumps and storage tanks in different irrigation periods. The objective function consists in maximizing the annual profit that is formed by the economic incomes owing to the crop sell minus the costs for fresh water, fertilizer, storage tanks, treatment units, piping and pumping. The proposed multi-period optimization problem is formulated as a mixed integer non-linear programming formulation, which was applied to a case study to demonstrate the economic, environmental and social benefits that can be obtained.  相似文献   

19.
基于自组织Petri Net优化设计换热网络   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
贾洋  董宏光  肖武 《化工学报》2010,61(4):901-908
基于Petri Net的动态并发特性和逻辑表述能力,构造最小传热温差优化、夹点分析、网络综合及结构调优模块。首先,根据Petri Net激发规则和垂直传热原则,实现最小允许传热温差的优化;然后,根据Petri Net四则运算机制,实现夹点分析数据流辗转传递,确定夹点、最大热回收和最小冷、热公用工程等信息;进而,根据Petri Net监督学习机制,拓扑夹点设计可行性经验规则,综合初始换热网络结构;最终,根据Petri Net自组织机制,通过断裂环路、松弛路径,实现换热网络渐进调优。通过实例计算说明提出方法的可行性和有效性。  相似文献   

20.
换热网络系统大多数是按给定工况,以投资费用和运行费用最优为目标设计的。但在实际运行过程中,确定和不确定性的影响因素往往导致换热网络的运行工况偏离设计值。偏离设计工况运行的换热网络性能变差,导致运行费用增加,甚至不能满足工艺物流换热要求。在换热网络结构给定条件下,将满足物流目标温度和运行费用最优作为目标函数,以单体模型和Yee et al.(1990)提出的多级超结构为基础,建立换热网络运行模拟优化模型,并进一步去除恒定膜传热系数假设使模型贴近实际问题。针对提出的非线性数学模型(NLP)问题,以标准粒子群算法为基础建立求解策略。在论文的最后,4个来源于已发表论文的实例研究证明了该优化方法的有效性。  相似文献   

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