基于换热器分时共享机制的多时期换热网络结构设计-论文.pdf

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1、化工进展2014年第33卷第4期CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS·843·基于换热器分时共享机制的多时期换热网络结构设计陈彩虹，蒋达，钱锋(华东理工大学化工过程先进控制和优化技术教育部重点实验室，上海200237)摘要：随着季节性的供需变化和化工过程中操作条件的变化，换热量也随之变化。由于不同时期换热需求的不同，多时期换热网络的设计得到了广泛的研究。本文首先介绍利用同步4L4~-法对每个时期单独进行数学规划模型的建立，运用GAMS软件求解得到单时期最优的换热

2、网络设计；其次，为了减少不同时期换热网络整合后设备的投资成本，可采用一种分时共享机制对换热网络中所有参与热交换的匹配进行设计，然而该设计会带来管线成本的增加；最后，针对分时共享机制带来的管线成本的增加，提出了一种管线长度的优化模型，通过对模型的建立和求解，不仅可以得到换热网络中最少的管线成本，还可以给出换热器的最佳放置位置，优化了网络结构。关键词：多时期设计；数学规划模型；换热网络；分时共享机制；管线成本中图分类号：TK124文献标志码：A文章编号：1000—6613(2014)04—0843—07D

3、Oh10．3969~．issn．1000—6613．2014．04．009Amulti。periodHENstructuredesignbasedOilheatexchangertimesharingmechanismCHENCaihong，JIANGDa，QIANFeng(KeyLaboratoryofAdvancedControlandOptimizationforChemicalProcesses，MinistryofEducation，EastChinaUniversityofSciencea

4、ndTechnology，Shanghai200237，China)Abstract：Withseasonalchangesindemands，suppliesandoperatingconditionsofachemicalprocess，theheatexchangedalsovaries．Duetothediferentneedsofheatexchangeindiferentperiods，multi—periodheatexchangernetworkdesignhasbeenwidelys

5、tudied．Firstly，thispaperdescribestheuseofsimultaneousoptimizationmethodtoestablishmathematicalprogrammingmodelineachperiodseparately．WecanobtainthesingleperiodoptimalheatexchangernetworkdesignbyusingGAMSsoftwaretosolvethemodels．Secondly，inordertoreducet

6、hecostofequipmentinvestmentafterintegratingtheheatexchangernetworksindiferentperiods，wecanuseatime—sharingmechanismtodesignallheatexchangematcheswhichparticipateinthenetwork，butthispracticewillincreasepipelinecost．Finally，Toovercomethedrawbackoftheincre

7、asedpipelinecostbringingfromthetime—sharingmechanism，thispaperproposesanoptimizationmodelofpipelinelength．Buildingandsolvingthemodelshowsthatitnotonlyminimizespipelinecost，butalsogivesthelocationoftheheatexchanger，andoptimizesthenetworkstructureultimate

8、ly~Keywords：multi—perioddesign；mathematicalprogrammingmodel；heatexchangernetwork；timesharingmechanism；pipelinecost收稿日期：2013—05．31；修改稿日期：2013．07．20。基金(2013M531142)项目基金项目：国家自然科学基金(U1162202，61222303，21206037)、国家第一作者：陈彩虹(I989～)，女，硕士研