基于改进粒子群算法的换热网络优化研究

【摘要】： 换热网络是化工、炼油等过程工业能量回收的重要组成部分,合理有效地组织物流间的热交换,提高热回收能力,对降低能耗、节约成本具有重要意义。换热网络综合方法经过多年的研究,至今已取得一定的进展,但大多数都仅限于传统的算法,智能化随机优化算法的发展为换热网络综合求解提供了新的方向与思路。 针对现有换热网络最优综合方法的局限性,本文在非线性递减惯性权重的基础上提出了以粒子无进化迭代次数作为收敛条件的改进粒子群算法,通过测试函数验证新提出方法的可行性和有效性,并将该算法分别运用于无分流换热网络和有分流换热网络中,以提高换热网络优化综合过程的智能性、快速性和结果的优良性。 对无分流换热网络问题,本文在前人提出的无分流换热网络超结构和同步综合模型的基础上,提出了基于改进粒子群算法的模型求解策略,同步优化投资费用和运行费用,设计具有最优的网络结构和最佳的公用工程用量的换热网络,并通过多个计算实例验证了本文提出的算法在无分流换热网络综合中的可行性和有效性。 对有分流换热网络问题,本文在有分流换热网络超结构的基础上,对原有数学模型中等温混合的不合理假设进行了改进,提出了非等温混合的超结构数学模型。以最小年度总费用为目标函数,提出基于改进粒子群算法的模型求解策略,提高计算速度,避免局部最优,最后通过多个计算实例验证了本文提出的算法在有分流换热网络综合中的可行性和有效性。