換熱網(wǎng)絡(luò)綜合.pdf

1、典型的過程工業(yè),如石油、化工、化肥等工業(yè)部門都是耗能大戶。我國(guó)的能源需求量大,供應(yīng)短缺,長(zhǎng)期處于緊張狀態(tài),而且能源利用率與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距很大,這些嚴(yán)重地束縛了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,節(jié)能降耗已是現(xiàn)今社會(huì)的重要任務(wù)。換熱網(wǎng)絡(luò)(HEN)是能源回收過程中的重要子系統(tǒng)。因此,優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),最大限度的回收熱量,具有重大的意義。由于單位產(chǎn)品用能的降低,減少了廢氣物的排放,在環(huán)保方面符合可持續(xù)發(fā)展的要求。這必將為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和

2、社會(huì)效益。
　　 本文圍繞節(jié)能這個(gè)主題,開展如下研究工作:
　　 本文使用數(shù)學(xué)方法綜合換熱網(wǎng)絡(luò)。首先,對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)綜合問題進(jìn)行簡(jiǎn)化。然后構(gòu)造分級(jí)超結(jié)構(gòu)模型,這是一個(gè)混合整數(shù)非線性數(shù)學(xué)規(guī)劃(MINLP)模型。優(yōu)化目標(biāo)為年最小費(fèi)用(包括操作費(fèi)用和冷熱公用工程費(fèi)用)最小。最后進(jìn)行模型求解。
　　 因?yàn)镸INLP模型是非凸、非線性并且是個(gè)很復(fù)雜的模型,使用傳統(tǒng)方法(如最速下降法,共軛梯度法等)難以求解。所以在本文中使用混合

3、遺傳算法進(jìn)行求解。遺傳算法不需要函數(shù)可微,連續(xù),很適合求解MINLP模型。換熱網(wǎng)絡(luò)需要考慮到網(wǎng)絡(luò)中物流和換熱器的能量平衡,換熱中溫度范圍限制,分流的約束,以及表示換熱器存在的邏輯變量約束等大量約束。在處理約束條件方面,模型求解中使用一種改進(jìn)的罰函數(shù)方法。為了避免傳統(tǒng)遺傳算法中單獨(dú)使用罰函數(shù)的方法處理約束條件是產(chǎn)生的大量不可行解的缺陷,遺傳算法中混合了模擬退火算法以及修復(fù)策略。
　　 使用MATLAB環(huán)境編程實(shí)現(xiàn)模型求解。用簡(jiǎn)單優(yōu)