换热单元协进化的微分进化算法优化换热网络的性能.pdf

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1、石油化工·474·PETROCHEMICAL TECHNOLOGY2016年第45卷第4期DOI：10.3969/j.issn.1000-8144.2016.04.016换热单元协进化的微分进化算法优化换热网络的性能陈 上，崔国民，张春伟，段欢欢（上海理工大学新能源科学与工程研究所，上海200093）［摘要］采用微分进化算法应用于换热网络综合时，针对换热网络分级超结构模型中的整型变量即换热器有无问题，提出两种换热器协进化策略，分别利用差分进化原理与最小换热潜能约束实现换热单元协进化生成与消去，结合微分进化算法搜索合理的换热单元匹配。通过两个经典算例分析证明了算法的有效性，寻找到了更

2、加符合实际生产的换热网络结构，优化结果较文献的年综合投资费用更低，用于工业生产过程中，可以稳定有效地节约成本。［关键词］换热网络综合；换热器协进化；微分进化算法［文章编号］1000-8144（2016）04-0474-07［中图分类号］TK124［文献标志码］AOptimizationofheatexchangernetworkbycooperativedifferentialevolutionalgorithmofheatexchangeunitChenShang，CuiGuomin，ZhangChunwei，DuanHuanhuan（ResearchInstituteofNew

3、EnergyScienceandTechnology，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China）［Abstract］Thedifferentialevolutionalgorithmwasappliedtoheatexchangernetworksynthesis.Aimedattheexistingintegervariableproblemsinthesuperstructuremodel，twostrategiesfortheheatexchangercooperationevolution

4、wereproposed，usingthedifferentialevolutionprincipleandtheminimalheatloadconstraintforthegenerationandeliminationofthecooperationevolutionofheatexchangeunitsinordertofindreasonableheatexchangeunitmatchingbythecombinationofthedifferentialevolutionalgorithm.Theeffectivenessofthealgorithmwasdemonstr

5、atedthroughtwoclassicexamplesandtheheatexchangernetworksinlinewithactualproductionwerefound.Thetotalannualcostaftertheoptimizationwaslowerthanthoseinliteratures.［Keywords］heatexchangernetworksynthesis；heatexchangerself-adaption；differentialevolutionalgorithm［2］换热网络是化工过程中一个关键的子系统，的设计结果。Yee等将投资费用

6、和运行费用结合其优化方法主要分为热力学方法和数学规划方法。在一起同时优化，并提出级的概念建立换热网络［1］以窄点技术法为代表的热力学优化方法广泛应用Grossmann分级超结构模型，使得数学规划法也被于过程系统的综合及优化，虽然窄点法是一种分步应用于换热网络优化问题上。数学规划法的优点是优化方法，但其具有极强的可操作性，在热力学理可以由计算机完成匹配及自动搜索，换热网络综论指导下的优化方法更容易得到适合于工业应用合优化中通常采用确定性方法来处理连续变量。［收稿日期］2015-10-23；［修改稿日期］2015-12-19。［作者简介］陈上（1991—），男，湖北省仙桃市人，硕士生，

7、电邮chenshang926@163.com。联系人：崔国民，电话021-55271466，电邮cgm1226@163.com。［基金项目］国家自然科学基金资助项目（51176125）；沪江基金研究基地专项（D14001）。第4期陈上等.换热单元协进化的微分进化算法优化换热网络的性能·475·Athier等［3］采用局部优化程序库中NLP算法、LewinHotColdFirststageSecondstageutilityutility等［4］采用Simplex算法、