發(fā)布時(shí)間：2017-12-05 20:14

  本文關(guān)鍵詞：管殼式換熱器設(shè)計(jì)和換熱網(wǎng)絡(luò)綜合同步優(yōu)化

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【摘要】：換熱網(wǎng)絡(luò)綜合是過(guò)程系統(tǒng)工程的一個(gè)重要的研究領(lǐng)域,對(duì)于企業(yè)的節(jié)能降耗、降低成本具有重大意義,在之前的幾十年中,換熱網(wǎng)絡(luò)綜合方法已經(jīng)取得了較大的發(fā)展。然而,一方面,為了問(wèn)題簡(jiǎn)化所做的假設(shè),如流股傳熱系數(shù)為經(jīng)驗(yàn)常數(shù),忽略換熱器的污垢熱阻,不考慮由于換熱器壓降引起的泵的操作費(fèi)用等,導(dǎo)致?lián)Q熱網(wǎng)絡(luò)綜合的結(jié)果偏離最優(yōu)化設(shè)計(jì),難以直接應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程。另一方面,由于問(wèn)題的復(fù)雜性和耦合性,實(shí)際生產(chǎn)中換熱網(wǎng)絡(luò)綜合和換熱器詳細(xì)設(shè)計(jì)是分步進(jìn)行,這割裂了換熱網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與各個(gè)換熱器子系統(tǒng)之間的關(guān)系,難以實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化。因此,本論文提出同步優(yōu)化策略,引入換熱器面積和總傳熱系數(shù)作為關(guān)聯(lián)參數(shù),建立管殼式換熱器詳細(xì)設(shè)計(jì)和換熱網(wǎng)絡(luò)綜合同步優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,并利用遺傳／模擬退火算法(GA/SA)進(jìn)行求解,實(shí)現(xiàn)換熱器設(shè)計(jì)尺寸和換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)的整體權(quán)衡優(yōu)化。依據(jù)Bell-Delaware法對(duì)殼程流體進(jìn)行壓降和傳熱的計(jì)算,選擇管子內(nèi)徑、外徑、管長(zhǎng)等作為主要設(shè)計(jì)變量,以換熱器的年總費(fèi)用最低為目標(biāo)函數(shù),建立了管殼式換熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型,并利用GA/SA算法求解。通過(guò)文獻(xiàn)中算例的對(duì)比,表明算法能較好的權(quán)衡換熱器的換熱面積費(fèi)用和泵的操作費(fèi)用搜索到全局最優(yōu)解,獲得總費(fèi)用較低時(shí)的換熱器幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)。針對(duì)一個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目,考慮換熱器設(shè)計(jì)裕度要求,增加相關(guān)的約束條件,通過(guò)提出的模型及算法進(jìn)行換熱器優(yōu)化設(shè)計(jì),程序?qū)航岛蛡鳠岬挠?jì)算與商業(yè)化換熱器設(shè)計(jì)軟件HTRI的預(yù)測(cè)值較為接近,說(shuō)明所設(shè)計(jì)的換熱器具有較高的可行性,同時(shí)也克服了HTRI設(shè)計(jì)過(guò)程中無(wú)法保證經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的不足。提出了一個(gè)換熱網(wǎng)絡(luò)綜合和冷、熱工藝流股間無(wú)相變換熱器設(shè)計(jì)同步優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型。利用換熱網(wǎng)絡(luò)的分級(jí)超結(jié)構(gòu)將每個(gè)換熱匹配的熱負(fù)荷和熱容流率與換熱器的主要幾何結(jié)構(gòu)約束聯(lián)立起來(lái),并基于GA/SA算法使換熱網(wǎng)絡(luò)的年總費(fèi)用最低,其中包含換熱器的設(shè)備費(fèi)用、泵的操作費(fèi)用以及公用工程費(fèi)用。以換熱器的面積和總傳熱系數(shù)為換熱網(wǎng)絡(luò)綜合和換熱器設(shè)計(jì)的耦合關(guān)聯(lián)參數(shù),提出一種循環(huán)嵌套求解同步優(yōu)化模型的策略。在有分流的分級(jí)超結(jié)構(gòu)中對(duì)換熱器采取串聯(lián)和并聯(lián)的處理方式,考慮分支流股對(duì)主干流股壓降的影響。通過(guò)文獻(xiàn)中的兩個(gè)算例分析,換熱網(wǎng)絡(luò)年總費(fèi)用分別節(jié)約了0.06%、0.01%和71.15%、6.06%,說(shuō)明了所提出的模型和算法的有效性。提出了一個(gè)換熱網(wǎng)絡(luò)綜合和有相變公用工程換熱器設(shè)計(jì)同步優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。利用Nusselt方程、Kern法以及Bell-Delaware法計(jì)算發(fā)生相變換熱器的傳熱系數(shù)和壓降,取消了換熱網(wǎng)絡(luò)綜合過(guò)程中所有傳熱系數(shù)為常數(shù)的假設(shè),結(jié)合改進(jìn)的換熱網(wǎng)絡(luò)非等溫混合分級(jí)超結(jié)構(gòu)模型,以換熱網(wǎng)絡(luò)年總費(fèi)用最低為目標(biāo)函數(shù),構(gòu)建了同步優(yōu)化模型�？紤]了工藝流股和公用工程流股流經(jīng)輔助加熱器和冷卻器壓降引起的操作費(fèi)用,較為詳細(xì)的預(yù)測(cè)工藝流股流經(jīng)換熱網(wǎng)絡(luò)匹配換熱之后壓力的變化。針對(duì)文獻(xiàn)中的一個(gè)算例進(jìn)行分析,通過(guò)對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)及其中的冷熱流股間換熱器、輔助加熱器、冷卻器進(jìn)行同步優(yōu)化設(shè)計(jì),使換熱網(wǎng)絡(luò)年度總費(fèi)用降低了20.2%,同時(shí)得到了詳細(xì)的工藝流股間換熱器和公用工程換熱器的設(shè)計(jì)參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ051.5

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉敏珊;王志彬;董其伍;靳遵龍;;基于溫度動(dòng)態(tài)響應(yīng)系數(shù)的合成彈性換熱網(wǎng)絡(luò)[J];輕工機(jī)械;2008年01期

2 倪錦;崔國(guó)民;姜慧;胡向柏;;考慮工況變遷和兼顧運(yùn)行的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];化學(xué)工程;2010年05期

3 倪錦;崔國(guó)民;姜慧;胡向柏;;兼顧求解速度和精度的換熱網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)模擬方法[J];化學(xué)工程;2010年06期

4 霍兆義;張曉玲;尹洪超;;換熱網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模擬優(yōu)化[J];化工學(xué)報(bào);2012年02期

5 王金陽(yáng);崔國(guó)民;李智川;胡向柏;;一種分步匹配的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法[J];化工學(xué)報(bào);2012年S1期

6 袁俊生;毛煉;;換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的進(jìn)展[J];鹽業(yè)與化工;2013年07期

7 ;“換熱網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)綜合”通過(guò)鑒定[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1982年01期

8 張洪禮;;改造換熱網(wǎng)絡(luò)，降低能源消耗[J];節(jié)能;1982年02期

9 陳丙珍;歐陽(yáng)平凱;何小榮;李有潤(rùn);;低靈敏度換熱網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)綜合[J];石油煉制與化工;1982年02期

10 王維健;吳國(guó)東;;換熱網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的合成[J];廣東化工;1989年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 嚴(yán)麗娣;霍兆義;尹洪超;;粒子群算法最優(yōu)同步綜合換熱網(wǎng)絡(luò)[A];中國(guó)化工學(xué)會(huì)2009年年會(huì)暨第三屆全國(guó)石油和化工行業(yè)節(jié)能節(jié)水減排技術(shù)論壇會(huì)議論文集（上）[C];2009年

2 張平;何小榮;;改造型換熱網(wǎng)絡(luò)綜合與模擬調(diào)優(yōu)的集成[A];過(guò)程系統(tǒng)工程2001年會(huì)論文集[C];2001年

3 張俊峰;羅雄麟;;換熱網(wǎng)絡(luò)合成問(wèn)題的分析[A];第九屆全國(guó)化學(xué)工藝學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

4 倪錦;崔國(guó)民;姜慧;胡向柏;;兼顧求解精度的有分流換熱網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)模擬[A];中國(guó)化工學(xué)會(huì)2009年年會(huì)暨第三屆全國(guó)石油和化工行業(yè)節(jié)能節(jié)水減排技術(shù)論壇會(huì)議論文集（上）[C];2009年

5 顧兆林;王贊社;馮詩(shī)愚;;酒精蒸餾換熱網(wǎng)絡(luò)用能與余熱制冷[A];低碳陜西學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

6 張勤;崔國(guó)民;關(guān)欣;;換熱網(wǎng)絡(luò)的解析解及其精度的改進(jìn)[A];中國(guó)化工學(xué)會(huì)2005年石油化工學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

7 姜濤;崔國(guó)民;倪錦;;基于一階滯后特性的換熱網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)模型及求解[A];中國(guó)化工學(xué)會(huì)2008年石油化工學(xué)術(shù)年會(huì)暨北京化工研究院建院50周年學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];2008年

8 解增忠;張俊峰;羅雄麟;;原油換熱網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)建模與仿真[A];第九屆全國(guó)化學(xué)工藝學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

9 董其伍;王志彬;劉敏珊;靳遵龍;;換熱網(wǎng)絡(luò)多級(jí)綜合模糊評(píng)價(jià)模型[A];2006年石油和化工行業(yè)節(jié)能技術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集[C];2006年

10 顧兆林;王贊社;馮詩(shī)愚;;酒精蒸餾換熱網(wǎng)絡(luò)用能與余熱制冷[A];中國(guó)制冷學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 常曉飛 鄧民;石化裝置節(jié)能新技術(shù)增效顯著[N];中國(guó)化工報(bào);2003年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙慧鵬;多雜質(zhì)水和能量系統(tǒng)集成[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

2 閆方友;水熱網(wǎng)絡(luò)集成優(yōu)化研究[D];天津大學(xué);2015年

3 靳遵龍;換熱網(wǎng)絡(luò)多級(jí)綜合策略研究[D];鄭州大學(xué);2007年

4 胡向柏;換熱網(wǎng)絡(luò)非線性特性及其全局最優(yōu)化研究[D];上海理工大學(xué);2012年

5 畢立群;換熱網(wǎng)絡(luò)智能綜合方法的理論研究與實(shí)踐[D];北京化工大學(xué);1995年

6 霍兆義;基于分級(jí)超結(jié)構(gòu)的換熱網(wǎng)絡(luò)同步綜合與改造方法研究[D];大連理工大學(xué);2012年

7 依大科;考慮系統(tǒng)可靠性的柔性換熱網(wǎng)絡(luò)綜合的研究[D];大連理工大學(xué);2013年

8 肖豐;柔性換熱網(wǎng)絡(luò)綜合與設(shè)備清洗安排同步優(yōu)化[D];大連理工大學(xué);2011年

9 趙亮;考慮多因素的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化改造方法研究[D];大連理工大學(xué);2013年

10 葛玉林;常減壓蒸餾流程模擬與優(yōu)化及換熱網(wǎng)絡(luò)綜合[D];大連理工大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 韓佳寶;采用夾點(diǎn)技術(shù)對(duì)玉米加工工藝換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

2 張曉玲;換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2011年

3 賈濤;換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化節(jié)能技術(shù)的研究[D];北京化工大學(xué);2008年

4 李飛;基于C++的最優(yōu)換熱網(wǎng)絡(luò)合成與分析程序設(shè)計(jì)[D];長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué);2012年

5 劉瑤;常減壓蒸餾裝置中換熱網(wǎng)絡(luò)的模擬優(yōu)化研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 何巧樂(lè);雙層優(yōu)化算法處理大規(guī)模換熱網(wǎng)絡(luò)[D];上海理工大學(xué);2014年

7 方大俊;微分進(jìn)化算法應(yīng)用于換熱網(wǎng)絡(luò)全局最優(yōu)化研究[D];上海理工大學(xué);2014年

8 宋迪;換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化改進(jìn)及最優(yōu)控制的理論和方法研究[D];青島科技大學(xué);2015年

9 李韓偉;基于非線性溫焓關(guān)系的換熱網(wǎng)絡(luò)綜合優(yōu)化[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

10 沈琳;催化裂化裝置能量系統(tǒng)分析與優(yōu)化研究[D];中國(guó)石油大學(xué)(華東);2014年

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本文編號(hào)：1256039