換熱器網(wǎng)絡(luò)在化工生產(chǎn)過程中起著能量回收、節(jié)能降耗的重要作用。常規(guī)換熱器網(wǎng)絡(luò)綜合方法以經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)進(jìn)行參數(shù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備之間的強(qiáng)烈耦合從而引起潛在的控制困難。此外,在實(shí)際生產(chǎn)中,無論是單個(gè)換熱設(shè)備還是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都不可避免地受到一些不確定性因素的干擾,故能夠抵御這些擾動(dòng)的可控性換熱器網(wǎng)絡(luò)是至關(guān)重要的。通過考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與可控性之間的相互作用,提出可控性換熱器網(wǎng)絡(luò)綜合方法,并基于多工況優(yōu)化探究了決策變量對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響。然后以柔性指數(shù)衡量擾動(dòng)存在情況下?lián)Q熱器網(wǎng)絡(luò)操作可行性,進(jìn)一步優(yōu)化換熱器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以抵御不確定性因素的干擾。最后,通過算例分析驗(yàn)證了該方法的可行性與有效性。 

【文章來源】：化工學(xué)報(bào). 2020,71(03)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

考慮所有潛在旁路的無分流分級(jí)超結(jié)構(gòu)

HEN1結(jié)構(gòu)

在工業(yè)生產(chǎn)中，通常采用旁路開度調(diào)節(jié)的方式來實(shí)現(xiàn)換熱器網(wǎng)絡(luò)的控制，該方法具有自由度大、反應(yīng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)。旁路開度不同，流經(jīng)換熱器的熱容流率不同，導(dǎo)致?lián)Q熱器網(wǎng)絡(luò)的最小傳熱溫差不同，最終影響其經(jīng)濟(jì)性和可控性。并且不同的旁路開度調(diào)節(jié)存在相互影響，這會(huì)導(dǎo)致劇烈的控制回路間相互作用。本文同時(shí)對(duì)HEN1中旁路K1,K2和K3的開度作出調(diào)節(jié)，旁路開度調(diào)節(jié)上限設(shè)置為0.5[33]。旁路K1,K2和K3的開度變化對(duì)換熱器網(wǎng)絡(luò)年度總費(fèi)用和相對(duì)增益矩陣數(shù)的影響分別如圖4和圖5所示。由圖可知，不同旁路開度對(duì)換熱器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)性和可控性有不同的影響。旁路K1和K2的開度變化對(duì)換熱器網(wǎng)絡(luò)年度總費(fèi)用有著強(qiáng)烈影響：其開度增大，年度總費(fèi)用增大。而旁路K3的開度變化對(duì)年度總費(fèi)用的影響較小，但也呈現(xiàn)相同的規(guī)律。這是因?yàn)樵诹鞴善ヅ洳蛔兊那闆r下，隨著旁路開度的增大，流經(jīng)換熱器流股的熱容流率變小，而換熱流股與流經(jīng)旁路流股混合后的溫度仍需滿足換熱網(wǎng)絡(luò)整體熱交換，因此被加熱的換熱流股溫度變高，被冷卻的換熱流股溫度變低，導(dǎo)致?lián)Q熱器面積增大，進(jìn)而使得年度總費(fèi)用增大。由圖5可知，相對(duì)增益矩陣數(shù)隨旁路K1和K2開度的變化趨勢(shì)一致，兩者與旁路K3協(xié)同作用于換熱器網(wǎng)絡(luò)的可控性。這是因?yàn)榕月稫1和K2均為所在流股上的唯一旁路，受其他旁路影響較小，所以其對(duì)可控性的影響相似。然而由于換熱網(wǎng)絡(luò)的多控制回路特性，各控制回路之間有強(qiáng)烈的耦合作用，導(dǎo)致旁路開度不同對(duì)可控性有不同影響，但影響規(guī)律尚不明晰。如圖所示，最小相對(duì)增益矩陣數(shù)對(duì)應(yīng)于旁路K3的開度為0.5。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于相對(duì)增益分析的換熱網(wǎng)絡(luò)旁路設(shè)計(jì)[J]. 羅雄麟,白玉杰,侯本權(quán),孫琳.  化工學(xué)報(bào). 2011(05)



本文編號(hào)：3356778