基于壓降的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法.pdf

1、換熱網(wǎng)絡(luò)作為過程系統(tǒng)中一個重要的子系統(tǒng),同樣也是化工、煉油等過程工業(yè)中的能量回收利用的一個重要系統(tǒng),其設(shè)計水平的高低對過程系統(tǒng)的能耗和經(jīng)濟性有著重要的影響。因此,換熱網(wǎng)絡(luò)綜合優(yōu)化成為研究的熱點問題。
　　 在眾多的換熱網(wǎng)絡(luò)綜合研究中,對網(wǎng)絡(luò)中考慮壓降的研究并不多。壓降作為換熱網(wǎng)絡(luò)的重要影響參數(shù),其帶來的動力能耗費用和動力設(shè)備投資費用在網(wǎng)絡(luò)總費用中占很大比重,應(yīng)該在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中予以考慮。遺傳算法作為一種自適應(yīng)概率性搜索算法,具有

2、較強的全局搜索能力,被廣泛用于具有非凸、非線性、存在許多局部極值特點的換熱網(wǎng)絡(luò)綜合當(dāng)中。本文從考慮壓降的角度,利用遺傳算法對考慮壓降的無分流的換熱網(wǎng)絡(luò)進行綜合。本文圍繞這一主題,主要開展的研究工作如下:
　　 1.在換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化過程中,把壓降帶來的動力能耗費用和動力設(shè)備投資費用作為網(wǎng)絡(luò)費用優(yōu)化目標的一部分。討論了壓降的計算方法,以求解殼程壓降的埃索法為基礎(chǔ)推導(dǎo)出了本文的壓降公式;并討論了殼數(shù)對網(wǎng)絡(luò)面積、壓降等性能的影響及殼數(shù)的

3、計算方法。
　　 2.利用遺傳算法和夾點法相結(jié)合對換熱網(wǎng)絡(luò)進行綜合。在目標階段,利用夾點法獲得網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)傳熱溫差,在優(yōu)化階段,在最優(yōu)傳熱溫差的指導(dǎo)下,用遺傳算法對換熱網(wǎng)絡(luò)進行求解,獲得全局最優(yōu)解。
　　 3.本文對兩個工程案例進行了網(wǎng)絡(luò)綜合研究,第一個工程案例來自某芳香烴工廠的換熱網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),結(jié)果表明:考慮壓降后的換熱網(wǎng)絡(luò)年總費用降低,同步優(yōu)化了公用工程、換熱面積、壓降等參數(shù);相對于塊分解法,本文方法可獲得全局最優(yōu)解。第二