有固相析出的逆流多效蒸发系统的新设计方法

提出了有固相析出的逆流多效蒸发系统常规设计的一种新方法,将系统的相平衡关系用回归式表达,使模型可以编程用计算机求解;将系统的物料衡算和热量衡算方程组写成矩阵方程的形式,采用迭代法结合矩阵法求解.在常规设计新方法的基础上,提出了系统的优化设计方法,以系统的年总费用最小为优化目标,以生蒸汽压力、冷凝器真空度及各效有效传热温差为决策变量,采用复合形法结合拉格朗日乘子法求最优解.算例表明,生蒸汽压力、冷凝器真空度对优化结果影响显著,优化设计比常规设计可节省年总费用9%左右.算法收敛速度快、收敛稳定性好.     

复杂并流多效蒸发系统的数学模型与矩阵解法

建立了有冷凝水闪蒸和额外蒸汽引出的复杂并流多效蒸发系统的数学模型, 常规并流多效蒸发模型只是该模型的一个特例。提出一种新算法--迭代法结合矩阵法求解模型并给出算法框图。算例表明新算法比常用的牛顿迭代法和Broyden法效率更高,具有对初值要求不高、收敛稳定性好、收敛速度快等优点。对三效并流蒸发蔗糖水溶液系统,采用冷凝水闪蒸和引出额外蒸汽将原料液从26.7 ℃预热至90 ℃,约可节省16%的加热生蒸汽,节能效果显著。     

逆流多效蒸发淡碱浓缩工艺节能技术研究

建立了带有冷凝水闪蒸和溶液闪蒸等节能措施的逆流多效蒸发淡碱浓缩系统优化设计的数学模型.以系统的年总费用最小为优化目标,以生蒸汽温度、冷凝器中二次蒸汽温度及各效有效传热温度差为决策变量,提出一种新算法———遗传算法结合拉格朗日乘子法、矩阵法、迭代法求最优解.算例表明:采用冷凝水闪蒸和溶液闪蒸是有效的节能技术,生蒸汽温度、冷凝器中二次蒸汽温度对优化结果影响显著,优化设计比常规设计可节省年总费用20.1%左右.新算法对初值要求不高,能快速稳定地收敛于全局最优.     

并流多效蒸发系统的计算机辅助计算

建立了带有冷凝水闪蒸和额外蒸汽引出的并流多效蒸发系统工艺计算的数学模型 ,用计算机辅助计算方法求解 .算法用VisualBasic 5 .0编程实现 .算例表明 ,计算方法快速、准确 ,对四效并流蒸发蔗糖水溶液系统 ,引出额外蒸汽将原料液从 2 6 .7℃预热到 6 0℃进料并利用冷凝水闪蒸可节省加热蒸汽约 11% .     

水电联产低温多效蒸发海水淡化系统优化研究

在对带有冷凝水闪蒸和海水预热的低温多效蒸发海水淡化系统进行物料和热量衡算的基础上,建立了相应海水淡化系统并叉流流程下水电联产系统优化的数学模型.该模型以单位产量淡水成本最小为优化目标,利用Matlab工具箱编制了求解程序,对水电联产系统数学优化模型进行了求解,分析了效数、加热蒸汽流量和系统规模对单位产量淡水成本的影响,并将水电联产优化设计、水电联产等温差设计和无水电联产等温差设计3种方案下的单位产量淡水成本进行了比较.计算结果表明:参数相同情况下,水电联产优化设计和无水电联产等温差设计相比,最大可节约淡水成本87.54%.水电联产低温多效蒸发是降低海水淡化成本的有效途径.     

多级连续闪蒸结晶过程的模拟与分析

文中基于物料衡算方程、热量衡算方程、粒数衡算方程、溶解度方程和结晶动力学方程建立了多级连续闪蒸结晶器的数学模型。对于模型中非线性方程组的求解,提出了以结晶内浓度为迭代变量的新迭代算法,该算法初值易确定并具有良好的稳健性和收敛速度,计算结果与文献报道值符合良好。在此基础上以一个KNO₃三级连续闪蒸结晶过程为例考察了首级结晶器的温度和停留时间以及进料浓度对结晶产品粒度分布的影响。     

板式反应精馏塔的模拟计算——修正的Newton-Raphson法

通过选择合适的迭代变量和分层迭代的方法,提出了一种计算机内存少、机时省且稳定收敛的板式反应精馏塔的数学模拟算法。该算法将模型方程分成内外两层迭代求解。内层以塔板上各组分的液相浓度为迭代变量,以物料衡算方程为残差函数,用Newton-Raphson法求解;外层以各板上汽相流量为迭代变量,用直接迭代法求解焓平衡方程。该算法能适用于非理想性较强,反应级数高于一级的系统。并附计算实例。     

复杂并流多效蒸发系统的模拟

建立了复杂并流蒸发系统的数学模型,提出了一种采用常规迭代法求解的计算方法,采用面向对象的Pascal语言编制了该算法的计算程序,可对二效至七效常规和复杂并流蒸发系统进行模拟计算。以碱液为例,对三效并流的5种流程进行了计算和比较,结果表明模型准确、高效,是一种很好的工程算法。     

食盐水溶液多效蒸发平流加料流程的计算

食盐水溶液多效蒸发平流加料流程的工艺计算由于涉及较多的计算项目和不定因素而比较困难。文中给出了该流程物料衡算和能量计算的基本方法，得到了1组近似方程，可用于编程运算求出其精确解。     

蒸发过程的非线性模型预测控制

针对蒸发过程的六效逆流蒸发系统存在着多变量、非线性且回路间具有较强耦合等特点,基于物料衡算和热量衡算在其稳态工作点附近建立了动态模型,并应用非线性模型预测控制策略进行了仿真研究.为了更好地解决非线性模型预测控制中的优化问题,采用遗传算法来计算其控制序列,并将输出变量的约束作为惩罚项加到目标函数中,以保证求出的控制量可行.与常规PID控制结果比较表明,非线性模型预测控制在控制性能上有了较大改善并起到了节能降耗的作用.     

全回流催化精馏塔的模拟计算

针对反应产物是最轻或最重组分的可逆反应系统,塔的馏出物仅仅是产物,成为单端出料的全回流催化精馏塔,将该类过程的模拟计算简化为初值问题,提出了快速有效的求解方法。假定转化率,根据全塔物料衡算及化学反应计量方程,确定塔出料端的组成,模型方程就成为边值已知的一组微分方程,可用数值积分法求解。本文提出的操作型计算方法是转化率的单变量迭代过程,用Newton迭代法达到快速收敛。对于设计型计算,转化率是给定的,可直接用积分求解,得到所需催化填料和惰性填料的高度,大大缩短了计算时间。对实际工业系统进行了计算,并作了实验验证,获得了满意的结果。     

基于有限时间神经网络求解的时变复数矩阵方程

为求解时变复数矩阵方程,根据复数域中两种等价处理非线性激励函数的方法,提出了两种新型有限时间归零神经网络(new finite-time zeroing neural network, NFTZNN)模型。尝试将一种新型激励函数应用到两种NFTZNN模型中,从而提高了模型的综合性能。试验结果表明,与现有的复数神经网络(complex-value zeroing netural network, CVZNN)模型相比,使用新型激励函数的NFTZNN模型在求解时变复数矩阵方程时,收敛速度更快、计算精度更高;并且,根据李亚普洛夫定理计算出的收敛时间上界也更接近实际的收敛时间。本研究提出的神经网络模型能准确快速地求解出复数域中的时变矩阵方程,可以为后续工程应用提供参考。     

氧化铝生产蒸发工序的(火用)分析

为降低氧化铝生产蒸发工序的能耗,根据工业铝酸钠溶液的密度、比热容、各组分的活度因子和标准化学炯等性质,推导出工业铝酸钠溶液的(火用)计算式;对四效蒸发器一三级闪蒸器系统炯进行分析,计算蒸发系统及其各单元的(火用)效率和炯损系数.研究结果表明:蒸发系统的(火用)效率为13%19%;三级闪蒸器的(火用)效率较高,均超过了90%;四效蒸发器的炯效率较低,几乎都低于80%,其中第4效蒸发器的(火用)效率最低,为9%~12%;冷凝水和乏汽形式的外部(火用)损失和蒸发器内传热过程引起的内部(火用)损失是蒸发系统的2类主要炯损失,其(火用)损系数分别为0.273-4).301和0.291~0.329;虽然预热器的混合炯损系数仅为0.016-0.030,但其用能过程不合理,因此,建议加强冷凝水和乏汽的余热回收利用,优化蒸发系统的传热温差分布和操作参数,改进预热器的使用方式.     

Experimental Analysis on Non-thermoequilibrium in a Natural Circulation System

给出自然循环系统中欠热沸腾及闪蒸的分析及实验研究结果。实验在５ＭＷ核供热堆的模拟实验回路上完成。分析采用了四方程一维两相流漂移模型。用Ｃｌａｕｓｉｕｓ－Ｃｌａｐｅｙｒｏｎ方程计算上升段中汽泡闪蒸起始点。进口欠热度及系统压力作为变化参数。为了便于比较，也给出了仅采用饱和沸腾模型的结果。研究表明欠热沸腾及空泡的闪蒸对空泡分布及系统循环流量有很大影响，且系统压力越低，欠热沸腾及闪蒸的影响越大，在很宽的进口欠热度条件下加热段中只发生欠热沸腾。计算结果与实验值吻合得很好。此研究结果对于丰富和发展两相流理论，对自然循环两相流系统，特别是对以自然循环方式运行的低温核供热反应堆有重大意义。     

氧化铝生产蒸发工序能耗分析

为降低氧化铝生产蒸发工序的能耗,对测试结果误差进行修正;应用热分析和(煳)分析方法研究四效蒸发器-三级闪蒸器系统的用能状况.研究结果表明:蒸发系统的热效率仅为15.39％,其中Ⅳ效蒸发器的热效率仅为7.23％,其他单元热效率较高;Ⅳ效蒸发器的热损失主要是外排的冷凝水和乏汽带走大量的热所致;蒸发系统的(炯)效率仅为19.51％,其中各效蒸发器的(炯)效率均较低而(炯)损失率均较高,是提高系统(炯)效率的关键因素,因此,应加强乏汽和冷凝水的余热回收利用,并优化或改进蒸发器的操作参数和预热器使用方式.     

小型放射性废水蒸发装置设计

结合放射性废水处理的设计理论和方法,自行设计了一种小型的放射性废水蒸发处理装置。对节能装置进行了物料衡算和热量衡算,为节能换热器的具体设计选型提供了具体参数。设计了装置的具体结构并计算了保温结构的具体尺寸,对设计有节能系统的装置节能效率进行理论验算。验算结果表明,设计的节能系统节约了能耗和处理时间。实现了装置的连续蒸发运行,为实现装置的连续控制运行、减少人为操作控制以及实现远距离控制提供了便利条件。     

基于GPU的车辆-轨道-地基土耦合系统 3D随机振动并行计算方法

针对轨道不平顺随机特征导致车辆-轨道-地基土耦合系统随机分析计算效率低的问题,采用虚拟激励法降低大样本分析的计算量;针对耦合系统等效刚度矩阵的稀疏特性,采用行压缩(Compressed Sparse Row,CSR)格式存储大型稀疏矩阵,采用预处理共轭梯度法(Preconditioned Conjugate Gradient,PCG)求解对称正定的等效静力平衡方程,最后通过MAT-LAB-CUDA(Compute Unified Device Architecture)混合平台开发基于GPU的并行计算程序.数值算例表明:基于MATLAB-CUDA混合平台求解等效静力平衡方程的效率是串行多点同步算法的86.13倍,大大缩短了随机振动分析的总计算时间,且内存占用小、易于在个人计算机上实施;采用PCG法求解车辆-轨道-地基土耦合系统形成的大型稀疏线性方程组时,建议以加速度指标作为迭代收敛精度的控制指标;可通过选取适当的迭代收敛精度,以达到计算精度和计算效率的平衡.     

一种基于总体能量平衡的管网平差计算方法

本文根据节点处完整的能量平衡关系,改进了管网系统中管网平差计算的环能量方程并引入节点能量方程;针对节点能量方程的系数矩阵呈现病态时,利用常规线性方程组解法求得的解严重失真而导致迭代不收敛的问题,引入了边界条件求解相对节点压力,并对节点能量方程的系数矩阵进行行列均衡化处理,降低了方程系数矩阵的条件数,使方程组的解更精确.     

第一类不适定积分方程的快速多尺度Petrov-Galerkin算法

主要讨论第一类不适定积分方程的一种多尺度快速算法.将半双正交的多尺度基底的Petrov-Galerkin方法应用于求解Tikhonov正则化所得的方程.在此基础上给出一种矩阵截断策略,证明了应用该策略所得的系数矩阵的计算复杂度,发现可以大减少计算量,进而给出一种先验参数选取策略,证明了所得的正则化近似解可以达到最优收敛阶.最后,数值算例说明了结果的有效性.     

环己酮肟二段重排工艺的动态模拟

通过对环己酮肟二段重排工艺的分析,对其进行了合理的假设,结合物料衡算、能量衡算和反应动力学,建立了两个全混流反应器串联的动态数学模型,并使用序贯模块法求解。模拟计算结果与工厂实测数据的比较证明了动态模拟符合实际过程,所建立的反应器模型可以很好的模拟工艺流程。