本文關(guān)鍵詞：基于分步綜合的多時期換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

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【摘要】：換熱網(wǎng)絡(luò)普遍存在于過程工業(yè)的能量回收系統(tǒng)中,其設(shè)計的合理性和高效性直接關(guān)系著工業(yè)系統(tǒng)的整體性能。針對不同操作時期換熱需求的不同,為了提高熱交換效率,換熱網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)應(yīng)隨之變化。換熱網(wǎng)絡(luò)的綜合問題,即是在各種條件允許的情況下,充分利用工藝物流的能量,減少公用工程消耗,同時對換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整,進(jìn)一步節(jié)省設(shè)備投資成本,從而使得網(wǎng)絡(luò)的總投資費(fèi)用最小。本文針對多時期換熱網(wǎng)絡(luò)的綜合問題開展了研究工作,主要創(chuàng)新點(diǎn)包括：結(jié)合單時期換熱網(wǎng)絡(luò)的分步綜合設(shè)計和換熱器的分時共享設(shè)計,得到最少的網(wǎng)絡(luò)總投資成本；同時提出管線優(yōu)化模型,減少換熱器之間管線連接的成本,優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 為了能解決大規(guī)模的多時期換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計問題,本文首先結(jié)合了夾點(diǎn)技術(shù)法和數(shù)學(xué)規(guī)劃法的特點(diǎn),利用分步綜合的方法對換熱網(wǎng)絡(luò)的每個操作時期進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,依次建立LP、MILP和NLP數(shù)學(xué)規(guī)劃模型,在GAMS軟件環(huán)境下,通過選擇合適的求解器進(jìn)行模型的求解,可以分別得到每個操作時期最少的操作成本、最少的換熱匹配數(shù)目以及最少的設(shè)備成本,從而達(dá)到克服大規(guī)模設(shè)計問題模型求解時間無法滿足實際應(yīng)用的需要。同時,由于同一換熱匹配的面積在不同時期存在差異,文中采用最大面積法確定網(wǎng)絡(luò)整體所需的換熱器面積,以此滿足不同時期的換熱需求。其次,針對最大面積選擇法造成的換熱器閑置的現(xiàn)象,本文首先利用三種策略對所有時期的換熱器進(jìn)行分時共享設(shè)計,結(jié)果表明,對不同規(guī)模的換熱網(wǎng)絡(luò),選擇適當(dāng)?shù)墓蚕聿呗远寄茉谝欢ǔ潭壬辖档驮O(shè)備成本,同時還可以提高網(wǎng)絡(luò)的操作彈性。針對上述策略存在的不足,文中對策略三的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了改進(jìn),利用改進(jìn)后的MINLP模型對實例進(jìn)行求解,得到比原模型更優(yōu)的設(shè)計結(jié)果,同時提高了設(shè)計可行性。 針對換熱器分時共享設(shè)計帶來的設(shè)備單元之間管線連接復(fù)雜的問題,本文提出了一種基于換熱器分時共享機(jī)制的多時期換熱網(wǎng)絡(luò)管線優(yōu)化模型,由模型的優(yōu)化結(jié)果可知,在給定位置的前提下,管線優(yōu)化模型不僅可以使得換熱網(wǎng)絡(luò)中換熱器之間管線連接的總長度達(dá)到最少,還能自動給出換熱器的最佳放置位置,優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
【關(guān)鍵詞】：多時期換熱網(wǎng)絡(luò) 分步綜合 數(shù)學(xué)規(guī)劃方法 分時共享機(jī)制 管線優(yōu)化模型
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK172;O221
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 夾點(diǎn)技術(shù)法10-12
• 1.3 數(shù)學(xué)規(guī)劃法12-14
• 1.3.1 分步綜合方法12-13
• 1.3.2 同步綜合方法13-14
• 1.4 論文的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)14-16
• 第2章 基于分步綜合的單時期換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計16-48
• 2.1 引言16-17
• 2.2 單時期換熱網(wǎng)絡(luò)的逐步熱整合17-24
• 2.2.1 最小操作成本(最小公用流體使用量)17-20
• 2.2.2 最小熱交換匹配數(shù)20-21
• 2.2.3 最小熱交換匹配數(shù)21-24
• 2.3 模型求解24-25
• 2.4 小規(guī)模換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計實例25-33
• 2.4.1 實例1求解25-29
• 2.4.2 實例2求解29-33
• 2.5 大規(guī)模換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計實例33-47
• 2.5.1 實例3求解33-38
• 2.5.2 實例4求解38-47
• 2.6 本章小結(jié)47-48
• 第3章 基于換熱器分時共享機(jī)制的多時期換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計48-72
• 3.1 引言48
• 3.2 分時共享策略一：列表排序選擇法48-59
• 3.3 分時共享策略二：拆分重組法59-63
• 3.4 分時共享策略三：數(shù)學(xué)規(guī)劃法63-66
• 3.5 數(shù)學(xué)規(guī)劃模型的改進(jìn)66-71
• 3.6 本章小結(jié)71-72
• 第4章 基于換熱器分時共享機(jī)制的換熱網(wǎng)絡(luò)管網(wǎng)排布設(shè)計72-83
• 4.1 引言72
• 4.2 換熱網(wǎng)絡(luò)的管線長度計算72-75
• 4.3 換熱器排布和管線優(yōu)化模型75-80
• 4.4 實例求解80-82
• 4.5 本章小結(jié)82-83
• 第5章 總結(jié)與展望83-85
• 5.1 本文的主要工作總結(jié)83-84
• 5.2 今后研究工作展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-91
• 致謝91-92
• 在讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文92

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 尹洪超，袁一，王曉云，施光燕;換熱網(wǎng)絡(luò)非等溫混合多目標(biāo)同步最優(yōu)綜合[J];大連理工大學(xué)學(xué)報;1995年05期

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9 袁一,尹洪超,王曉云,施光燕;換熱器網(wǎng)絡(luò)同步最優(yōu)綜合方法──改進(jìn)的MINLP轉(zhuǎn)運(yùn)模型法[J];化工學(xué)報;1996年01期

10 李志紅,華賁;無分流換熱網(wǎng)絡(luò)的彈性設(shè)計(Ⅰ)基于溫度波動情形[J];化工學(xué)報;1999年03期

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本文編號：805087