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《昆明理工大学》 2007年
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基于(火用)分析的换热网络优化研究

黄军锋  
【摘要】: 换热网络是能量回收利用中的一个重要系统,它的结构是否合理,参数是否最优,对于过程工业实现节约能源、降低能耗具有重要意义。要解决这方面的问题,必须对换热网络的综合问题进行优化研究。本文在前人工作的基础上对换热网络综合优化问题进行了理论研究,并结合实例进行了分析,主要包括以下内容: (1)本文在总结前人在换热网络优化的工作基础上,通过理论分析得出换热网络能量体用量与(火用)损失之间的相互关系;分别从换热网络总传热面积为最小、能量目标为最小、换热单元数为最少三个方面,通过分析,总结出换热网络优化问题的基本匹配规则。这些匹配规则可以作为检验换热网络是否合理的必要条件,也可以作为处理换热网络优化综合问题的约束条件。 (2)换热网络综合优化问题涉及面广,约束条件多,属于非凸、非线性、多峰的复杂MINLP问题。以热力学第一定律为基础和分析手段来计算换热网络的能耗费,即是以冷、热公用工程的消耗量来求能耗费为优化目标的换热网络综合优化分析方法在实际的过程中存在一定的不合理性,因为从(火用)分析的观点分析,能量在换热网络中的变化不是数量的增减,其在数量上是守恒的,在换热网络中变化和消耗的只是输入能量中的(火用)。正是(火用)的消耗推动了换热过程的进行。因此,本文提出以(火用)分析和(火用)经济学为基础来描述换热网络的能耗费及其目标函数,同时,以(火用)经济学理论为基础,以(火用)经济分析最优为目标建立了相应的换热网络模型。 (3)在传统算法难于求解复杂MINLP问题的情况下,本文对遗传算法进行了探讨和研究,论述了遗传算法的基本思想、特点以及它的基本要素,并针对换热网络优化问题的特殊性,对遗传算法的编码方式进行了改进,并对模型的约束条件进行了新的处理,使得大量的不可行解能够参与到遗传操作当中,增强了种群的多样性,最后得到了改进的遗传算法,并用此算法求解了本文中提出的换热网络模型,用实例演算并和文献值对比证明了算法的有效性,对合成氨工艺部分换热网络进行了实例优化,证明此方法能够解决实际的工程问题,并可以应用到生产实际当中去。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TK12

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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7 李飞;基于C++的最优换热网络合成与分析程序设计[D];长春工业大学;2012年
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