换热网络优化影响因素分析及局部最优解的跳出策略.pdf

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1、上海理工大学学报第35卷第5期J．UniversityofShanghaiforScienceandTechnologyVo1．35No．52013文章编号：1007—6735(2013)05—0479—05换热网络优化影响因素分析及局部最优解的跳出策略胡沛，崔国民(上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093)摘要：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

2、证表明，该策略能有效地跳出局部最优解，得到全局最优解．关键词：换热网络；优化；影响因素；局部最优解中图分类号：TK124文献标志码：AAnalysisonInfluencialFactorsinHeatExchangerNetworkOptimizationandtheStrategyforJumpingoutofLocalOptimalSolutionHUPei。CUIGuo-ming(SchoolofEngergyandPowerEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，Chin

3、a)Abstract：Amathematicalmodelforheatexchangernetworkoptimizationwases切blishedbasedonthestage—wisesuperstructure．Byanalyzingtheseriousnonlinearityofthemodel，itisshownthattwokeyfactors，namely，thematchingmodeandtheexchangerarea，haveastrongimpactoncalculationefficiencyandaccuracy．Moreover，theheate

4、xchangernetworkoptimizationproblembelongstothemixedintegernon—linearprogrammingproblem，SO，itiseasytofallintothelocalsolutioninoptimizationprocess．Inordertorelievethislimitationinthesynthesisofheatexchangernetworks，anovelapproachwhichcombinesinitialmulti—pointmethodwithMonteCarlomethodwaspresen

5、ted．Effectivelyjumpingoutofthelocalsolutiontoobtainglobaloptimalsolutionbyusingthisapproachwasvalidatedbynumericalexamples．Keywords：heate~changernetworks；optimization；influencefactors；localoptimalsolution收稿日期：2012—12～26基金项目：上海市人才发展基金资助项目(2009022)；教育部博士点基金资助项目(2O080252o007)；国家自然科学基金资助项目(5117612

6、5)第一作者：胡沛(1989一)，女，硕士研究生．研究方向：换热网络优化．E-mail：hupei89@163．com通讯作者：崔国民(1969一)，男，教授．研究方向：过程系统及能量综合利用．E-mail：cgm1226@163．COrn上海理工大学学报2013年第35卷换热网络在许多工业过程中有广泛的应用，换建立换热网络优化问题的数学模型热网络的效率在很大程度上制约了整个生产过程中minZ=zUc+ZUH+F=∑／~UC,iQ【IC，+的用能效率．对于多股冷流体与多股热流体换热的i=1大型换热网络来说，冷热流股匹配方式不同的换热NcNHNcJ网络之间所需的总投资费用也会有很大的

7、差异，因∑EUH,iQu+(∑∑∑EV，+i=1i=1=l=1此需要对换热网络进行优化．经过多年对换热网络NHNCNHNcJ∞x优化综合问题的研究，目前总共有三大类方法可对∑EV+∑EV，+∑∑∑卅=1i=1=1=lk=1换热网络进行优化：探试法、夹点法及数学规划c法_l．探试法是在经验的基础上进行，方法的收敛与A，k+∑EH，UH，i+∑Ec，

8、AUc，c)i=l=1否完全取决于所用经验选择规则的性质和有效性，此法不能解决复杂的换热网络的优化问题．以夹点∑∑Q，+Q