换热网络综合优化研究方法的新进展
一种换热器网络优化新方法
一种换热器网络优化新方法
张俊华;应启戛;黄为民;张雯
【期刊名称】《上海理工大学学报》
【年(卷),期】2000(022)003
【摘要】基于遗传算法和神经网络的多层感知器模型的有机结合,提出一种优化换热器网络的新算法和一种新的编码方法--基因矩阵.这种算法根据遗传适应度(目标函数)的大小,以随机搜索方式寻找在求解区域的最优解,采用神经网络多层感知器模型实现换热器网络的结构优化和参数优化.经过遗传-感知模型优化并与外逼近算法做了比较,表明采用此法优化多维、多峰、非凸的换热器网络也具有很好的适应性.【总页数】6页(P233-238)
【作者】张俊华;应启戛;黄为民;张雯
【作者单位】上海理工大学,动力工程学院,上海,200093;上海理工大学,光学与电子信息工程学院,上海,200093;上海理工大学,动力工程学院,上海,200093;上海理工大学,光学与电子信息工程学院,上海,200093
【正文语种】中文
【中图分类】TK17
【相关文献】
1.一种监测换热器污垢的新方法 [J], 吴双应;李友荣
2.单台换热器模拟计算的一种新方法 [J], 胡万里
3.一种板式换热器污垢热阻预测新方法 [J], 文孝强;孙灵芳;徐志明
4.一种高效便捷的换热器管板有限元分析新方法 [J], 谢全利;陈仓社;樊新宇
5.一种城市公交网络优化的新方法 [J], 胡天军;张国华
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改进的遗传算法在换热网络优化中的应用.
高等学校工程热物理第十六届全国学术会议论文集编号:B-100029改进的遗传算法在换热网络优化中的应用邱庆刚周恩波霍兆义(大连理工大学能源与动力学院,大连,116024摘要:近年来,关于换热网络综合优化领域出现了很多新的方法,大多是基于数学规划方法,其中包括遗传算法。
本文对遗传算法进行改进,并应用于换热网络优化领域。
针对传统遗传算法在搜索最优解过程中容易陷入早熟或局部极小值的缺点,结合粒子群算法精度高、收敛快的特点,采用实值编码,通过个体之间的协作,完成变异过程,寻找全局最优解,通过算例计算,证明改进的遗传算法在换热网络优化问题应用的可行性。
关键词:遗传算法;粒子群算法;换热网络优化Improved Genetic-Algorithm for the synthesis of heat exchanger networksQiu qinggang, Zhou enbo, Huo zhaoyi(school of energy and power engineering,Dalian University of Technology, Dalian, 116024, ChinaAbstract:Resent years, several papers were published on heat exchanger network synthesis, and most of them were based on mathematical programming, including Genetic Algorithm. This paper improved GA and used the algorithm on heat exchanger network synthesis. It aims at the shortcoming of the Genetic Algorithm in search makes the resultspremature convergence or local minimum, combines Genetic Algorithm (GA and Particle Swarm Algorithm (PSO with high precision and fast convergence, through the cooperation between individuals to complete mutation, uses real-value code in the algorithm to get the global optimum. Furthermore, the algorithm applied to a real example of HEN, and its result indicates that the algorithm is feasible and effective.Keywords:Genetic Algorithm; Particle Swarm Algorithm; HEN optimization0 引言换热网络是石油化工等过程工业的重要组成部分,自60年代起便引起学者们的重视。
多股流换热器网络及其衍生网络法综合优化课件
01
多股流换热器网络 及其衍生网络法综
合优化方法
优化目标确定
01
02
03
最小化换热成本
通过优化换热器网络，降 低换热过程中的能量消耗 和成本。
提高换热效率
优化换热器网络布局和操 作参数，提高换热效率， 减少热量损失。
降低环境污染
在满足工艺要求的前提下， 尽量减少换热过程中的能 源消耗和污染物排放。
优化方法选择
数学规划法
通过建立数学模型，将换热器网络的优化问题转化为数学问题， 利用数学方法求解最优解。
遗传算法
模拟生物进化过程中的遗传机制，通过自然选择和遗传变异等操 作，寻找最优解。
人工智能算法
利用神经网络、深度学习等算法，对大量数据进行训练和学习， 寻找最优解。
优化过程实施
建立数学模型
根据工艺要求和换热器网络实际情况，建立数学 模型，包括目标函数、约束条件等。
01
衍生网络法基础
衍生网络法定义
衍生网络法是一种基于数学和计算机科学的优化方法，用于解决多目标、多约束 的复杂系统优化问题。
它通过构建一个或多个衍生网络来描述和解决优化问题，利用网络拓扑结构和节 点间的关联关系来寻找最优解。
衍生网络法原理
衍生网络法的基本原理是将问题转化为网络流问题，通过构 建适当的衍生网络，利用网络流算法寻找满足所有约束条件 的最优解。
研究现状
目前，多股流换热器网络优化研 究已经取得了一定的进展，但仍 存在一些问题需要进一步探讨。
现有的研究方法大多基于经验或 半经验模型，缺乏系统性和理论 性，难以满足实际生产的需求。
针对多股流换热器网络的综合优 化问题，需要进一步研究更加科
学、系统的优化方法和技术。
夹点技术原理及其在换热网络优化中的应用
夹点技术原理及其在换热网络优化中的应用工093 林媛10091707摘要：能源危机的到来，节能降耗已是大势所趋。
夹点技术是换热网络、水网络优化最实用的节能技术。
本文主要介绍了夹点技术的基本原理以及近几年在工程设计中的广泛应用和良好前景。
关键词：夹点技术；换热网络；过程工程；节能系统1 前言能源与人类文明和社会的发展一直紧密地联系在一起，是社会发展的物质基础。
在当今的世界上，能源问题更是渗透到社会生活的各个方面，直接关系到整个社会经济发展和人们物质文化生活水平的提高。
随着能源危机日益加深，过程集成方法成为热点话题，而夹点技术以其独有的实用、简单、直观和灵活⋯的优点正在被广泛使用，经过20多年的发展，夹点技术已从热回收的特殊工具发展成为一种卓有成效的过程设计方法，它是过程系统综合的强有力方法，其研究和应用对促进企业技术进步、增加经济效益、提高竞争能力等都有重大意义，在我国的工业和企业中有着广阔的应用前景。
夹点技术(Princh Technology，pinch又译作窄点、狭点、挟点)是英国Bodo Linnhoff 教授等人于70年代末提出的换热网络优化设计方法，后来又逐步发展成为化工过程综合的方法论。
夹点技术是能量回收系统分析的重大突破，80年代以来夹点技术在欧洲、美国、日本等工业发达国家迅速得到推广应用，现已成功地用于各种工业生产的连续和间歇工艺过程，应用领域十分广阔，在世界各地产生了巨大的经济效益。
2 夹点技术基本原理工艺过程存在多股冷、热物流，过程综合就是要设计出能使冷热物流充分换热以尽可能回收热量，并同时满足投资费用、可操作性等方面的约束条件的过程系统。
夹点技术是以化工热力学为基础，以经济费用为目标函数，对换热网络的整体进行优化设计。
优化过程包括冷热物流之间的匹配，冷热公用工程的类型和能级选择；加热器、冷却器及系统中一些分离器、蒸发器等设备在网络中的合适放置位置；节能、投资和可操作性的i维权衡。
6.换热网络优化
最大能量回收网络结果(HRAT=10,EMAT=10)
NETWORK WITHOUT STREAM SPLITTING FOR RUN NO. HRAT = 10.0 DEG C EMAT = 10.0 DEG C INFORMATION SUMMARY PROCESS-PROCESS EXCHANGE DATA NUMBER OF SERVICES NUMBER OF SHELLS TOTAL AREA TOTAL DUTY TOTAL CAPITAL COST PROCESS-UTILITY EXCHANGE DATA NUMBER OF UNITS 1
加热器公用工程为不同来源时： NS=4 NU=3 NNW=1 4+3-1=6 7-6=1
夹点 H1 H2 215 200
1 2
140 140
3
120℃
ห้องสมุดไป่ตู้
110
4
C
60
80
20 C1 C2 185 190
H H
15
2 1
225 90
130 130 夹点
3
90
4
30
70 130
H1 215 H2 200
公用工程负荷换热面积换热设备个数等因素?换热网络优化方法是在在采用夹点设计法得到的最大能量回收换热网络的基础上经过调优得到换热设备个数较少的系统结构从而得到最优或接近最优的设计方案
换热网络优化
换热网络的优化
工业换热器网络的设计，一般以总的年费用为目标 。总的年费用包括操作费用和以年记的设备投资费 用。 需要兼顾多个目标： 公用工程负荷、换热面积、换热设备个数等因素 换热网络优化方法是在在采用夹点设计法得到的最 大能量回收换热网络的基础上，经过调优，得到换 热设备个数较少的系统结构，从而得到最优或接近 最优的设计方案。
供热管网水力优化运行的研究与应用
供热管网水力优化运行的研究与应用随着城市人口增加和经济发展，供热管网的规模和运行复杂性也不断增加。
如何实现供热管网的高效运行，保障居民生活的供暖需求，降低能源消耗和环境污染，成为供热行业亟待解决的问题。
供热管网水力优化运行的研究与应用，针对供热管网系统的水力特性和运行需求，通过优化管网结构、控制策略和技术手段等方面的探索，旨在实现供热管网运行的最佳效果。
一、供热管网水力优化运行的意义供热管网水力优化运行对于提高供热系统的运行效率和节能降耗具有重要作用。
首先，优化管网结构可以提高热力学性能，并合理分配供热工作负荷，避免部分管网过载或运行不平衡的问题。
其次，优化控制策略可以提高供热系统的调节能力，使其能够快速适应不同气候和供热负荷条件下的工作要求。
再次，应用先进的技术手段，如智能监测与调控系统、在线水力优化软件等，可以实现供热管网的远程监控和智能化管理，提高系统的运行可靠性。
二、供热管网水力优化运行的研究内容1. 管网结构优化供热管网的结构设计对于热力学性能的影响至关重要。
通过合理的管道布局、管径选择和阀门设置等手段，可以减少管网的压力损失和水力不平衡，提高供热效果和热能利用率。
在结构优化的研究中，需要考虑供热负荷分布、管网长度、压力等级等因素，并通过相关模型和仿真软件进行分析和优化。
2. 控制策略优化供热管网的控制策略是保证供热系统正常运行的关键。
通过优化控制策略，可以实现供热负荷的平衡分配、管网压力的稳定调节、泵站的合理运行等目标。
此外，应考虑气温、风速等外部因素的变化，建立动态调节模型，实现对供热系统的自适应控制。
3. 技术手段应用现代技术手段的应用可以提高供热管网的运行效率和管理水平。
例如，智能监测与调控系统可以实时监测供热管网的温度、压力、流量等参数，并通过远程操作实现对设备的智能调节。
在线水力优化软件可以根据实时数据和用户需求，进行水力计算和优化分析，指导供热管网运行的调整和管理。
三、供热管网水力优化运行的应用案例1. 北京某供热管网的优化案例以北京某供热管网为例，通过管网结构优化、控制策略调整和技术手段应用等综合措施，成功提高了供热管网的运行效率和节能效果。
换热网络的优化改造及稳定运行控制策略研究
换热网络的优化改造及稳定运行控制策略研究刘新文;张金亮【摘要】换热网络优化改造属于混合整数非线性规划问题,存在非凸、多极值和离散的特点.应用经典的数学优化方法很难获得全局最优值.本文采用混合遗传算法对换热网络优化改造目标函数进行优化求解,并基于换热网络热负荷平衡原则,在换热网络优化改造的基础上,提出了控制换热网络稳定运行方案,并确定了换热网络稳定运行可调范围.【期刊名称】《宁波工程学院学报》【年(卷),期】2017(029)002【总页数】5页(P21-25)【关键词】换热网络;优化改造;稳定运行;控制策略【作者】刘新文;张金亮【作者单位】宁波工程学院,浙江宁波 315211;宁波工程学院,浙江宁波 315211【正文语种】中文【中图分类】TK513换热网络作为过程工业重要的子系统，起着余热回收和能量综合利用的关键作用[1]。
自20世纪70年代爆发能源危机以来，节能降耗理念逐渐深入人心，换热网络优化研究工作开始引起人们的广泛关注[2]。
通过换热网络的优化综合，能源的利用效率得到了显著提高[3]。
通过对原有换热设备的重新利用，可在节能的同时尽量减少设备投资费用。
因此，换热网络的优化改造得到了越来越多的关注。
然而，在换热网络改造过程中，由于需要综合考虑原有换热网络的结构和原有设备的再利用，使得换热网络的改造工作难度甚至要超过新换热网络的优化设计[4]。
因此，系统有效的换热网络优化改造变得越来越重要。
换热网络的优化一般是在固定工况的条件下对目标函数进行优化求解以获得最优方案。
仅针对固定工况设计的换热网络很少关注工况、环境变化对换热网络运行的影响，因而难适应过程系统原材料、产品更新以及工况的变化。
严重时甚至无法满足正常稳定运行需要，使得换热网络的节能水平大幅降低[5]。
因此，研究改善换热网络的操作弹性和可控性，找到满足冷热物流出口温度需求的最优换热网络综合费用操作方案，对于高耗能行业节能降耗、提高能源利用率具有重要的意义。
换热器网络综合的同步优化超结构模型的研究
换热器网络综合的同步优化超结构模型的研究李志红;华贲【期刊名称】《华南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】1999(027)004【摘要】提出了一种新的基于专家系统的无分流换热器网络超结构模型, 建立了换热器网络同步优化的数学模型, 通过求解该模型能自动地获得换热网络的最优结构.通过示例说明了本文提出的超结构模型的有效性.%This paper presents a new superstructure model of heat exchanger network (HEN) without stream splits based on the expert system (ES). The mathematical model for the simultaneous optimization of network configuration is established, too. Through the model, the optimal HEN configuration can be obtained automatically. A case study is presented to demonstrate the effectiveness of the superstructure model.【总页数】1页(P122)【作者】李志红;华贲【作者单位】华南理工大学化学工程研究所,广州,510640;华南理工大学化学工程研究所,广州,510640【正文语种】中文【中图分类】TQ021.8【相关文献】1.柔性换热器网络综合与清洗时序安排同步优化 [J], 肖丰;都健;陈理;刘琳琳;姚平经2.一种分级超结构换热器网络综合优化方法及其应用 [J], 温卿云;罗行;姚平经;杨杉杉3.超结构换热器网络综合优化的遗传/模拟退火算法——Ⅰ．改进的换热器网络通用解方法 [J], 温卿云;罗行;马虎根;杨杉杉;陈德珍4.超结构换热器网络综合优化的遗传/模拟退火算法——Ⅱ．遗传/模拟退火算法及应用 [J], 温卿云;罗行;马虎根;杨杉杉;陈德珍5.热负荷和超结构级数对多流股换热器网络综合的影响 [J], 罗立;姚平经;罗行;ROETZEL;Wilfried因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。