工程换热网络综合方法的研究

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1、大连理工大学博士学位论文工程换热网络综合方法的研究姓名：李绍军申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：姚平经2000.1.1摘要摘要／＼觖热网络作为过程系统的一个重要的子系统，是化工、炼油等过程工业能量回收的重要组成部分，对于生产中节能降耗具有重要意义。对于过程工业中的换热网络综合问题，本论文从工程应用的角度进行了较为系统的研究添论文的研究内容主要有以下几个方面：1．本文首先对换热网综合的产生和发展进行了较为全面的综述。通过对现有研究方法的分析，指出它们存在的不足。以往大多数研究者在进行换热网络综合时除换热面积及单元数以外，许多对网络优化有较大影响的

2、实际工程因素都未考虑在内，并作出各种假设。为了使所综合的换热网络能在实际中得到应用，针对实际工程的综合方法应为换热网络综合发展的一个趋势。。Ⅵ。——～o2．论文在分析常用的单壳程换热器投资费用及传热温差的基础上，指出在进行换热网络综合时应以换熟器台数(壳程数)代替单元数作为一个综合目标，通过与公用工程费用的权衡得到最小年度化费用的换热网络；提出了基于壳程数的换热网络综合匹配规则，通过该规则可确定换热网络流股间的匹配顺序以及换热量的大小等，并指出为了获得最小壳程数，冷热流股间进行匹配的最大可能交叉程度，并提出了不可行匹配的基本准则。3．实际过程系统考虑的

3、因素较多，而一般的数学规划法很难有效的应用，故开发可适用于求解实际优化问题的新型算法是目前过程系统综合的研究内容之一。这类问题通常表现为非凸、非线性和多峰不连续的复杂组合优化问题，遗传算法是目前最有可能适用的方法之一，但传统遗传算法的收敛性较差和容易陷入局部极值使其的应用受到限制，本文针对这一缺陷，首次提出将Alopex算法引入到传统的遗传算法中，充分利用遗传算法和Alopex算法的优越性，即给予新个体一定的“噪声”，使其具有一定的爬坡能力，有利于遗传算法在搜索过程中跳出局部最优，向全局最优前进。该算法并在传统的遗传算法的基础上，引入伪并行算法的思想。

4、通过经典的测试函数的数值计算表明此算法的收敛速度和收敛精度都较传统的遗传算法好，有更强的获得全局最优解的能力。尤其对有强约束、大规模的过程系统效果较显著。大连理工大学博士学位论文4．为克服现有换热网络综合方法的局限性，提出了同步优化无分流换热网络数学模型，该模型同时考虑公用工程费用和换热设备的投资费用，以总年度化费用为目标，并考虑到壳程数对网络总费用的影响。该模型利用遗传．Alopex算法对不同规模的换热网络进行的研究说明了本方法的有效性，最后将遗传．Alopex算法应用于实际工程(催化裂化装置和乙烯装置)的换热网络综合中，用于指导实际工程项目的用能改

5、造。、＼∥}nABSTRACTAsanimportantsubsystemofprocesssystems，heatexchangernetworks(1iENs)arethemainpartofenergyrecoveryofprocessindustries，suchasinchemicalandrefineryplants，andareveryimportanttosaveenergyandreduceconsumption．TheproblemofHENssynthesisofprocessindustriesisstudiedinthispa

6、perfromtheangleofpracticalapplication．Themaincontentsincludefourparts：1Firstly，theoriginanddevelopmentofHENssynthesis．weresummarizedandanalyzedBytheexaminationofvarioussynthesizingmethods，theshortcomingsandexistingproblemswerepointedout．Mostresearchersusuallydonotconsidertheprac

7、ticalengineeringfactorsforheatexchangernetworksynthesis，whichhaveobviousinfluenceonthegenerationofnetwork．Inordertobeappliedinthefact，synthesisofliENsconsideringpracticalengineeringfactorswaspointedasatrendofthedevelopmentofHENs2．BasedontheanalysisofusualcapitalCostfunctionandth

8、etemperaturedifferenceofaheatexchanger,thenumbe