探究具有中间水道的水网络优化设计

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1、河北工业大学硕士学位论文具有中间水道的水网络优化设计姓名：何海娜申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：刘智勇20100501河北工业大学硕士学位论文具有中间水道的水网络优化设计摘要随着世界人口的不断增长和工业的继续发展，水将成为短缺资源。节约工业用水和减少废水排放已经成为人类关注的焦点之一，而水网络优化设计为节水减排提供了技术支撑和系统化的方法。本文在总结水网络优化方法的相关研究的基础上，分析了节水减排的研究现状和发展趋势，提出了几种新的具有中间水道的水网络优化设计方法。本论文的主要内容有以下几点：第一：具有中

2、间水道的单杂质水网络的设计。传统方法是采用夹点分析规则来确定第1中间水道的位置，设计过程较为复杂，本文提出了一种新方法来确定第1中间水道的水量，以所有过程（必须使用新鲜水的过程除外）都使用中间水道的水作为目标设计水网络。采用文献上的实例验证了该方法的有效性。第二：具有中间水道的多杂质水网络的设计。本文在单杂质水网络设计的基础上，首先研究了具有一级中间水道的多杂质水网络设计。与单杂质水网络不同的是，多杂质水网络中不能根据杂质的常规浓度的大小来判断各用水单元从中间水道引水的先后顺序。本文借助多组分用水系统需求水流和源水

3、流的浓度势的概念来确定各单元从中间水道引水的先后顺序，对文献实例求解结果表明，本论文所得结果可与由数学规划法得出的结果相媲美。在设计具有两级中间水道的水网络时，首先采用浓度势方法设计出初始水网络，并在此基础上初步确定各中间水道的结构及水量，然后根据浓度势从小到大的顺序依次由中间水道满足各用水过程，而各级中间水道的最终水量以能满足各级水阱需求来确定。该方法计算过程简单。对文献实例求解结果表明，本文方法所得结果与由数学规划法得出的结果接近。第三：对文献提出的具有中间水道的再生循环水网络的设计方法进行了改进，给出了更为简

4、便的确定用水单元执行顺序的计算方法，并制定了相应的规则来调整初始结果以得到近优解。计算实例表明，这种方法大大减少了多杂质用水系统设计过程中的计算量，所得结果可与文献方法相媲美。关键词：水网络，水夹点，中间水道，节水，浓度势，再生循环i具有中间水道的水网络优化设计DESIGNOFWATER-USINGNETWORKSWITHINTERNALWATERMAINSABSTRACTWiththeworldpopulationgrowingandthedevelopmentofindustry,theshortageofwa

5、terresourcebecomesaseriousproblem.Reducingfreshwaterusageandwastewaterdischargehavereceivedmuchattention.Optimaldesignofwater-usingnetworksprovidestechnicalsupportandsystematicapproachesforsavingfreshwaterandreducingwastewater.Inthispaper,weanalyzedtheresearch

6、statusanddevelopmenttrendsofwater-usingnetworksbasedonsummarizingrelevantresearchesofwater-usingnetworks,wealsoprovidedafewnewdesignmethodsforwater-usingnetworkswithinternalwatermains.Themaincontentsarelistedasfollows:Firstly,designmethodforsinglecontaminantwa

7、ter-usingnetworkswithinternalwatermains.Traditionalmethodsoftenusepinchtechnologytodeterminethefirstinternalwatermain,itoftenneedstodeterminethewaterpinchbygraphicalmethods.Inordertoavoidthecomplexityofgraphicalmethods,anewmethodfordeterminingthefirstinternalw

8、atermainispresented.Theamountsoftheinternalwatermainsaredeterminedbasedonthedemandstreams,whicharesatisfiedbytheinternalwatermains.Inconclusion,thismethodiseffective.Secondly,desig