有分流换热网络同步综合

提出了一种以年综合费用最小为优化目标的有分流换热网络同步综合方法.该方法以分级超结构模型为基础建立一个不考虑等温混合假设的复杂混合整数非线性同步综合数学模型.为了合理降低控制学模型的求解难度,分级超结构中同时引入有分流并联结构和无分流串级结构.该模型的求解采用双层优化策略,外层利用遗传算法生成换热网络结构;内层利用粒子群算法优化物流分流比和换热器热负荷.采用两个典型算例和一个大规模换热网络综合问题对该方法的有效性进行了验证.     

MODEL AND ALGORITHM FOR OPTIMAL SYNTHESIS OF LARGE SCALE HEAT EXCHANGER NETWORKS WITHOUT STREAM SPLITTING

提出了大规模无分流换热网络最优综合问题（流股数超过５０股）的严格的混合整数非线性规划（ＭＩＮＬＰ）超结构模型．该模型建立在新的超结构基础上，可包含更多可行的换热网络结构，并成功地解决了“组合爆炸”问题．同时针对该模型提出了改进的遗传算法．文中给出了大规模换热网络综合的一个工业实例：乙烯装置的换热网络改造     

大规模无分流换热网络最优综合的模型与算法

提出了大规模无分流换热网络最优综合问题的严格的混合整数非线性规划超结构模型,该模型建立在新的超结构基础上,可包含更多可行的换热网的结构,并成功地解决了“组合爆炸”问题。同时针对该模型提出了改进的遗传算法。文中给出了大规模换热网络综合的一个工业实例;乙烯装置的换热网络改造。     

换热网络优化影响因素分析及局部最优解的跳出策略

在换热网络分级超结构的基础上提出了换热网络优化数学模型,对其用惩罚函数法去约束后通过算例分析其非线性,明确了优化起始点冷热流体的匹配方式以及换热器的面积是影响求解效果与效率的两个关键因素.同时提出了一种基于蒙特卡罗法结合多起点面积法的局部最优解跳出策略,并用算例验证表明,该策略能有效地跳出局部最优解,得到全局最优解.     

基于粒子群算法的3种分级水网络超结构比较

根据换热网络分级超结构模型，提出了针对冷却水换热网络的3种改进换热模型.与传统的分级结构不同之处在于水网络不需要公用工程的设计，冷流只包括冷却水.并且3种设计方法均考虑了水的分流和汇流，实现了水的非等温混合.结构二和结构三可以实现换热器中水的分阶段混合.通过权衡公用工程费用和投资费用的关系来确定最小年度总成本.使用粒子群算法优化了换热水网络中的热负荷和水的质量流量.通过两个案例可知，提出的3种改进结构费用低于前人的研究结果，案例1中结构3的费用最低，案例2中结构1的经济性最优.     

基于改进量子粒子群算法的无分流换热网络综合

用数学规划法求解换热网络优化问题,当换热网络模型考虑所有分流情况时,会包含大量的连续和离散优化变量,因此对大规模换热网络的优化求解非常困难。相比有分流模型,无分流的网络模型结构简单,变量少,求解难度低。本文以分级超结构模型为基础,建立了无分流换热网络模型,以年综合费用为优化目标,提出用单层改进量子粒子群算法综合无分流换热网络,即在生成无分流换热网络结构变量的同时,生成换热负荷变量。相比有分流同步综合模型,不考虑分流的同步综合模型的复杂度和求解时间显著降低。采用两个典型算例对该方法的有效性进行了验证。     

两种换热网络综合优化方法对比研究

换热网络的全新优化设计(grassroots design)和换热网络的改造优化设计(retrofit design)均可提高过程工业能量综合利用效率.为了对两种优化设计方法进行比较,分别在分级超结构的基础上,以费用函数为目标函数,建立了两种换热网络综合优化方法的数学模型.通过对混合遗传算法进行改进,实现了对数学模型的优化求解,并从节能水平、投资费用及投资回收期等方面对两种优化方法进行了对比.结果表明,通过对原有换热器单元的重新利用,使得换热网络的改造优化设计虽然在节能水平方面稍低于换热网络的全新优化设计,但在投资费用和投资回收期方面优势明显.     

基于超结构法的间接式功交换网络综合

由于间接式功交换网络在工业上应用广泛,提出了基于超结构模型的间接式功交换网络综合方法.通过构建分级超结构,以年度总费用最小为目标建立了混合整数非线性规划模型.根据设备操作曲线提出压力与流量的约束,实现了间接式功交换网络中流股间的可行匹配,得到了最优功交换网络结构.算例结果分析表明,最优功交换网络结构的年度总费用比未进行流股匹配的基础结构减少了29.04%,验证了模型的有效性与网络结构优化的可行性.     

群智优化算法同步综合换热网络

提出了一种同步综合换热网络的群智优化方法。采用超结构建立换热网络模型,以不同的换热网络结构为演化个体,个体的各维分别表示各换热器的换热量,以最小总费用为优化目标,同步考虑投资和运行费用,采用遗传算法优化网络结构、粒子群算法优化换热量。避免了传统方法的复杂计算,解决了各换热器的换热量受到换热条件约束并相互制约等设计的难题,提高了设计的速度和设计的智能性。仿真研究验证了方法的有效性。     

STUDY ON THE SIMULTANEOUS OPTIMIZATION SUPERSTRUC_ TURE MODEL FOR HEAT EXCHANGER NETWORK SYNTHESIS *

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．