發(fā)布時(shí)間：2017-08-03 04:16

  本文關(guān)鍵詞：基于Aspen Plus和遺傳算法的熱工流程優(yōu)化研究

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【摘要】：熱工流程的建模和優(yōu)化一直以來都是熱能專業(yè)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。傳統(tǒng)的熱工流程建模方式效率低,工作量大。相對(duì)而言,Aspen Plus流程建模軟件在熱工流程建模方面是一種更高效的選擇。但是Aspen Plus的優(yōu)化模塊還不夠完善,比如不能進(jìn)行多目標(biāo)規(guī)劃和能夠處理的決策變量類型較少,其默認(rèn)采用的序列二次規(guī)劃算法也具有一定的局限性,比如收斂性不好、優(yōu)化結(jié)果受初值的影響較大和容易陷入局部最優(yōu)值等缺點(diǎn)。為了在利用Aspen Plus強(qiáng)大的流程建模功能的同時(shí)保證熱工流程優(yōu)化的全局尋優(yōu)能力和收斂穩(wěn)定性,本文利用Aspen Plus的ActiveX接口采用遺傳算法對(duì)Aspen Plus中模擬的熱工流程進(jìn)行了優(yōu)化。首先,本文在PIKAIA遺傳算法的基礎(chǔ)上,參考NSGA-II,利用Aspen Plus的ActiveX接口,實(shí)現(xiàn)了結(jié)合了Aspen Plus的單目標(biāo)和多目標(biāo)遺傳算法程序,并驗(yàn)證了該程序的正確性,并且介紹了限制條件和多種類型決策變量的處理方法,為后續(xù)的算例計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。其次,本文選取了以下3個(gè)具有代表性的實(shí)際熱工算例來進(jìn)行介紹。單個(gè)設(shè)備的設(shè)計(jì)優(yōu)化是流程優(yōu)化的基礎(chǔ),本文以管殼式換熱器設(shè)計(jì)優(yōu)化為例介紹了單個(gè)熱工設(shè)備的設(shè)計(jì)優(yōu)化過程。經(jīng)過本文優(yōu)化后,換熱器換熱面積相對(duì)于文獻(xiàn)中的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果減少了17.34%。溴化鋰吸收式制冷流程優(yōu)化算例表明,在本文給定的制冷量等條件下,通過改變放氣范圍等參數(shù),借助基于非支配排序的多目標(biāo)優(yōu)化思想,可以得到系統(tǒng)COP和系統(tǒng)總換熱面積(SUMA)二者的最優(yōu)關(guān)系(Pareto前沿)近似為‘'SUMA=148.12*COP-64.474"。整體煤氣化燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)流程優(yōu)化算例表明,通過改變?nèi)齻�(gè)閃蒸罐壓力,借助基于非支配排序的多目標(biāo)優(yōu)化思想,可以得到系統(tǒng)效率(SE)和C02捕集率(CCR)二者的最優(yōu)關(guān)系(Pareto前沿)近似為"CCR=-9.9998*SE+4.1682",而且存在一些系統(tǒng)效率和CO2捕集率都優(yōu)于原系統(tǒng)工況的閃蒸壓力組合。3個(gè)熱工流程優(yōu)化算例表明,本文采用的基于Aspen Plus和遺傳算法的熱工流程優(yōu)化思路同時(shí)利用了Aspen Plus的強(qiáng)大的流程建模功能和遺傳算法良好的優(yōu)化性能,是一種更高效可靠的熱工流程建模和優(yōu)化思路。而且,結(jié)合Aspen Plus中的Calculator模塊和Design Spec模塊可以使優(yōu)化Aspen Plus中模擬的流程的工作效率“更上一層樓”。最后,本文完成了一個(gè)具有實(shí)用意義的Excel表格,可以使用戶在不需要二次編程的情況下,處理不同的Aspen Plus模擬文件、決策變量、限制條件和目標(biāo)函數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：熱工流程 Aspen Plus Excel 遺傳算法
【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)】：TK172;TP18
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題研究的背景及意義9-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 優(yōu)化思路相關(guān)文獻(xiàn)的介紹11-12
• 1.2.2 管殼式換熱器的建模和優(yōu)化12-13
• 1.2.3 溴化鋰吸收式制冷的建模和優(yōu)化13
• 1.2.4 整體煤氣化燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)的建模和優(yōu)化13
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容和方法13-16
• 2 優(yōu)化方法介紹和正確性驗(yàn)證16-36
• 2.1 單目標(biāo)遺傳算法16-19
• 2.1.1 編碼模式16
• 2.1.2 排序模式16-17
• 2.1.3 選擇模式17
• 2.1.4 交叉模式17
• 2.1.5 變異模式17
• 2.1.6 精英模式17-19
• 2.1.7 終止準(zhǔn)則19
• 2.2 ActiveX接口的利用19-21
• 2.2.1 Aspen Plus數(shù)據(jù)寫入方法20
• 2.2.2 控制Aspen Plus運(yùn)行20-21
• 2.2.3 讀取Aspen Plus運(yùn)行結(jié)果21
• 2.3 單目標(biāo)遺傳算法正確性驗(yàn)證21-26
• 2.3.1 模型介紹21-22
• 2.3.2 計(jì)算結(jié)果22-26
• 2.4 限制條件的處理方法26
• 2.5 多種類型決策變量的處理方法26-27
• 2.6 多目標(biāo)遺傳算法27-29
• 2.6.1 非支配排序27-28
• 2.6.2 擁擠距離28
• 2.6.3 精英化28
• 2.6.4 程序細(xì)節(jié)改動(dòng)28-29
• 2.7 多目標(biāo)遺傳算法正確性驗(yàn)證29-35
• 2.7.1 兩目標(biāo)函數(shù)算例29-33
• 2.7.2 三目標(biāo)函數(shù)算例33-35
• 2.8 本章小結(jié)35-36
• 3 熱工流程的優(yōu)化算例36-66
• 3.1 管殼式換熱器的設(shè)計(jì)優(yōu)化36-46
• 3.1.1 模型介紹36-37
• 3.1.2 優(yōu)化思路37-39
• 3.1.3 優(yōu)化結(jié)果39-46
• 3.2 溴化鋰吸收式制冷參數(shù)優(yōu)化算例46-53
• 3.2.1 模型介紹46-47
• 3.2.2 優(yōu)化思路47-49
• 3.2.3 優(yōu)化結(jié)果49-53
• 3.3 IGCC參數(shù)優(yōu)化算例53-65
• 3.3.1 模型介紹53-55
• 3.3.2 優(yōu)化思路55-59
• 3.3.3 優(yōu)化結(jié)果59-65
• 3.4 本章小結(jié)65-66
• 4 通用性優(yōu)化工作表開發(fā)66-72
• 4.1 實(shí)現(xiàn)通用性的方法66-67
• 4.1.1 Excel數(shù)據(jù)讀取方法67
• 4.1.2 Excel數(shù)據(jù)寫入方法67
• 4.2 數(shù)據(jù)輸入示例和說明67-70
• 4.3 結(jié)果輸出示例和說明70-72
• 結(jié)論72-73
• 研究展望73-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 致謝79-80

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉光明;王偉鵬;;基于Aspen Plus物性分析計(jì)算甲醇水溶液凝固點(diǎn)[J];化學(xué)工程;2013年06期

2 徐增花;;“Aspen Plus”軟件在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2013年16期

3 許保云;田葉盛;李虎林;龍磊;吉永U，

本文編號(hào)：612607