本文關(guān)鍵詞：基于超結(jié)構(gòu)法的用水網(wǎng)絡(luò)多性質(zhì)集成研究

  更多相關(guān)文章： 用水網(wǎng)絡(luò) 多性質(zhì) 集成 回用 截斷器

【摘要】：水對于地球生命有著不可替代的重要性,水資源短缺將嚴(yán)重威脅人類社會的可持續(xù)發(fā)展。水危機的形成不僅僅是因為水本身的資源性短缺,人類生產(chǎn)活動造成的水體污染也是加劇水危機的重要因素之一。目前我國防治水污染的相關(guān)法律法規(guī)正不斷完善,對廢水的排放要求尤其是對工業(yè)廢水的排放要求越發(fā)嚴(yán)苛。因此,無論是從日益匱乏的資源危機層面,還是從嚴(yán)格的廢水管理法律法規(guī)層面,都促使過程工業(yè)必須重視節(jié)水減排問題。而傳統(tǒng)的用水網(wǎng)絡(luò)綜合僅將雜質(zhì)濃度作為約束流股回用的限制因素,忽略了流股性質(zhì)及功能對流股回用的影響,不足以反映實際的工業(yè)生產(chǎn)要求。因此,開展用水網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)集成研究具有重要的現(xiàn)實意義。本文在全面分析已有的用水網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)集成方法的基礎(chǔ)上,分別針對用水網(wǎng)絡(luò)中未考慮廢水再生后利用和用水網(wǎng)絡(luò)中截斷器數(shù)量多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題,提出了新的集成方法。主要內(nèi)容如下：(1)在考慮環(huán)境約束的直接回用用水網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)集成的基礎(chǔ)上,建立了在廢水性質(zhì)處理過程中流股依次回用至阱單元的超結(jié)構(gòu)。該方法以年度總費用最小為目標(biāo),建立了同時考慮環(huán)境約束和過程流股性質(zhì)約束的混合整數(shù)非線性規(guī)劃(MINLP)模型。運用GAMS對文獻中的兩個算例進行求解,結(jié)果表明本文方法在降低年度總費用的同時還減少了新鮮水使用量及廢水排放量,驗證了本文方法的有效性及優(yōu)越性。(2)為避免在求解過程中因流股混合而產(chǎn)生的大量非線性項,現(xiàn)有的研究方法嚴(yán)格限制流股不能在性質(zhì)處理過程中進行混合,以降低整個過程的求解難度。但該方法將會導(dǎo)致用水網(wǎng)絡(luò)中性質(zhì)截斷器數(shù)量多、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。基于此,本文提出了截斷器合并規(guī)則及截斷器搜索/合并步驟,進一步優(yōu)化初始網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),降低了初始網(wǎng)絡(luò)中的截斷器數(shù)量及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度,并通過算例驗證了該方法的有效性。(3)建立了包含性質(zhì)處理流程中流股之間混合可能的用水網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu),在所建立的MINLP模型中同時考慮阱單元約束與環(huán)境性質(zhì)約束,以年度總費用(新鮮水費用和截斷器處理費用)最小為目標(biāo)函數(shù)。該方法在建模之初就將截斷器數(shù)目納入考慮,嚴(yán)格限制同一截斷器在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中最多只能出現(xiàn)一次,可有效降低截斷器數(shù)量,簡化了用水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過三個算例驗證了本文方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：用水網(wǎng)絡(luò) 多性質(zhì) 集成 回用 截斷器
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ085
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文獻綜述10-28
• 1.1 過程系統(tǒng)工程10
• 1.2 用水網(wǎng)絡(luò)綜合方法10-14
• 1.2.1 圖解法11-12
• 1.2.2 數(shù)學(xué)規(guī)劃法12-13
• 1.2.3 夾點分析法與數(shù)學(xué)規(guī)劃法結(jié)合13-14
• 1.3 性質(zhì)集成研究進展14-26
• 1.3.1 性質(zhì)算子14-15
• 1.3.2 啟發(fā)式方法15-20
• 1.3.3 數(shù)學(xué)規(guī)劃法20-24
• 1.3.4 過程和分子同時設(shè)計24-26
• 1.4 論文研究內(nèi)容及框架26-28
• 2 考慮環(huán)境性質(zhì)約束及廢水回用的用水網(wǎng)絡(luò)多性質(zhì)集成28-41
• 2.1 問題描述28
• 2.2 用水網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)模型28-29
• 2.3 用水網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型29-35
• 2.3.1 過程約束29-31
• 2.3.2 處理單元費用31-34
• 2.3.3 目標(biāo)函數(shù)34
• 2.3.4 求解器介紹34-35
• 2.4 算例分析35-40
• 2.4.1 算例135-37
• 2.4.2 算例237-40
• 2.5 本章小結(jié)40-41
• 3 流股間性質(zhì)獨立處理的用水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化41-77
• 3.1 性質(zhì)截斷器概念41
• 3.2 初始用水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的確定41-45
• 3.2.1 用水網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)模型41-43
• 3.2.2 用水網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型43-45
• 3.3 問題描述45-46
• 3.4 截斷器合并規(guī)則及合并步驟46-55
• 3.5 算例分析55-76
• 3.5.1 算例155-60
• 3.5.2 算例260-67
• 3.5.3 算例367-76
• 3.6 本章小結(jié)76-77
• 4 流股間性質(zhì)混合處理的用水網(wǎng)絡(luò)多性質(zhì)集成77-85
• 4.1 問題描述77
• 4.2 用水網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)模型77-78
• 4.3 用水網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型78-81
• 4.4 算例分析81-84
• 4.4.1 算例181-82
• 4.4.2 算例282-83
• 4.4.3 算例383-84
• 4.5 本章小結(jié)84-85
• 結(jié)論85-86
• 參考文獻86-90
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況90-91
• 致謝91-93

【參考文獻】

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本文編號：1077063