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基于分级超结构的换热网络改造优化

热科学与技术 2016年第1期15卷 19-25页

作者：霍兆义赵亮尹洪超辽宁科技大学材料与冶金学院辽宁鞍山114051 大连理工大学能源与动力学院辽宁大连116024

建立了基于分级超结构模型的换热网络改造同步优化数学模型。该模型不依赖于夹点约束,不需要预先给定最小传热温差,能够有效权衡改造投资费用与运行费用之间的关系。改造投资费用中考虑了现有换热器的重新配置费用、现有换热器新增传热... 详细信息

建立了基于分级超结构模型的换热网络改造同步优化数学模型。该模型不依赖于夹点约束,不需要预先给定最小传热温差,能够有效权衡改造投资费用与运行费用之间的关系。改造投资费用中考虑了现有换热器的重新配置费用、现有换热器新增传热面积费用和新增换热器费用,符合工程实际要求。针对换热网络改造优化数学模型具有不连续和非线性的特点,数学模型的求解采用双层优化策略,其中表示网络结构调整的离散变量优化利用遗传算法,而表示操作参数的连续变量优化利用粒子群算法优化。2个不同规模的换热网络改造算例用于验证所提出方法的有效性。

关键词：分级超结构换热网络改造双层优化策略遗传算法粒子群算法

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基于粒子群算法的3种分级水网络超结构比较

东北大学学报（自然科学版） 2021年第6期42卷 829-834页

作者：刘士琦宋锦春杨滨东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 上海宝钢节能环保技术有限公司上海201206

根据换热网络分级超结构模型,提出了针对冷却水换热网络的3种改进换热模型.与传统的分级结构不同之处在于水网络不需要公用工程的设计,冷流只包括冷却水.并且3种设计方法均考虑了水的分流和汇流,实现了水的非等温混合.结构二和结构三可... 详细信息

根据换热网络分级超结构模型,提出了针对冷却水换热网络的3种改进换热模型.与传统的分级结构不同之处在于水网络不需要公用工程的设计,冷流只包括冷却水.并且3种设计方法均考虑了水的分流和汇流,实现了水的非等温混合.结构二和结构三可以实现换热器中水的分阶段混合.通过权衡公用工程费用和投资费用的关系来确定最小年度总成本.使用粒子群算法优化了换热水网络中的热负荷和水的质量流量.通过两个案例可知,提出的3种改进结构费用低于前人的研究结果,案例1中结构3的费用最低,案例2中结构1的经济性最优.

关键词：冷却水网络分级超结构非等温混合粒子群算法年度总成本

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超结构法分步综合热集成的质量交换网络

化工学报 2010年第10期61卷 2636-2643页

作者：都健李秀峰陈理姚平经大连理工大学化工系统工程研究所辽宁大连116012 大连大学环境与化学工程学院辽宁大连116622

质量交换网络(MEN)和热交换网络(HEN)之间有较强的交互作用,传统的夹点技术很难考虑两个网络之间的相互作用。针对这一问题,采用基于分级超结构的数学规划法分步综合热集成的MEN。该方法首先分析了连接两个网络的关键参数,将其离散化处... 详细信息

质量交换网络(MEN)和热交换网络(HEN)之间有较强的交互作用,传统的夹点技术很难考虑两个网络之间的相互作用。针对这一问题,采用基于分级超结构的数学规划法分步综合热集成的MEN。该方法首先分析了连接两个网络的关键参数,将其离散化处理后组合成多个备选方案,然后对每个备选方案采用分步策略。第一步,用超结构法以总年度费用(TAC)最小为目标综合MEN;第二步,从第一步的结果中抽提出HEN综合所需数据,通过求解基于HEN超结构的非线性规划(NLP)模型,得到优化的HEN总年度费用。加和两步中的TAC结果得到该方案下两个网络的总费用,通过比较所有备选方案下的总网络TAC,以总网络TAC最小的方案为最佳方案。与文献中例子比较,表明本方法具有更好的可行性和有效性。

关键词：分级超结构质量交换网络热交换网络分步策略年度总费用

基于AEA和PSO的双层同步换热网络综合方法研究

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高校化学工程学报 2017年第6期31卷 1395-1403页

作者：刘凯杜红彬金宇辉蒋达李绍军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

换热网络优化是一个多维、非凸、非线性、不连续的复杂混合整数非线性规划问题,传统的优化方法很难寻找到全局最优解。针对该问题研究建立了换热网络分级超结构非等温混合模型,提出了一种双层同步优化算法。该算法外层使用Alopex Evalua... 详细信息

换热网络优化是一个多维、非凸、非线性、不连续的复杂混合整数非线性规划问题,传统的优化方法很难寻找到全局最优解。针对该问题研究建立了换热网络分级超结构非等温混合模型,提出了一种双层同步优化算法。该算法外层使用Alopex Evaluation Algorithm(AEA)算法优化结构变量分流比,内层使用Particle Swarm Optimizer(PSO)算法优化换热量。还提出了一种改进的不可行解修复策略,改善了算法的搜索能力。三个案例研究用以说明算法可以稳定寻找到较好的优化结果。

关键词：换热网络分级超结构智能算法同步优化

基于双层优化策略的柔性换热网络同步优化方法

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高校化学工程学报 2021年第5期35卷 905-914页

作者：王世豪田一彤李绍军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

常规换热网络主要在具有固定操作参数的标称条件下进行设计。然而在工业过程中操作参数往往存在波动,柔性换热网络能够处理来自不确定参数的干扰,具有更大实用性。目前的研究主要集中在顺序合成或多周期综合问题。但顺序合成不一定能找... 详细信息

常规换热网络主要在具有固定操作参数的标称条件下进行设计。然而在工业过程中操作参数往往存在波动,柔性换热网络能够处理来自不确定参数的干扰,具有更大实用性。目前的研究主要集中在顺序合成或多周期综合问题。但顺序合成不一定能找到全局最优,而多周期综合要求参数的变化可以由若干离散点描述。研究提出了一种基于分级超结构的双层同步优化策略,外层采用离散粒子群(BPSO)算法优化结构变量,内层采用基于模拟退火思想的进化(AEA)算法优化换热器面积,该方法可以完全解决操作参数连续变化的凸可行域问题。2个案例研究表明双层同步优化策略可以稳定寻找到较好的柔性换热网络优化结果。

关键词：柔性换热网络分级超结构同步优化智能算法不确定波动

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基于改进的SWS模型的换热网络优化研究

工程热物理学报 2016年第9期37卷 1973-1983页

作者：彭富裕崔国民陈上段欢欢上海理工大学新能源科学与工程研究所上海200093

换热网络优化属于混合整数非线性规划问题,费用计算呈现的严重非线性以及大量表示换热器有无0-1整型变量的存在都使得问题的求解严重受制于网络的规模。基于分级超结构模型,本文提出允许公用工程灵活布置的换热阿络表示形式,处理流股匹... 详细信息

换热网络优化属于混合整数非线性规划问题,费用计算呈现的严重非线性以及大量表示换热器有无0-1整型变量的存在都使得问题的求解严重受制于网络的规模。基于分级超结构模型,本文提出允许公用工程灵活布置的换热阿络表示形式,处理流股匹配时单体换热器出现温度交叉的传热计算,扩大了求解域并实现了换热网络模拟的顺序计算。采用微分进化算法,通过设置换热器最小热负荷约束指导换热网络结构进化,建立了适用于换热网络的优化方法。通过具体算例证明基于该改进模型及微分进化算法建立的换热网络优化方法可以求解得较好的换热网络设计。

关键词：换热网络综合分级超结构罚函数微分进化算法

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有分流换热网络同步综合

大连理工大学学报 2013年第1期53卷 45-50页

作者：霍兆义尹洪超赵亮大连理工大学能源与动力学院辽宁大连116024

提出了一种以年综合费用最小为优化目标的有分流换热网络同步综合方法.该方法以分级超结构模型为基础建立一个不考虑等温混合假设的复杂混合整数非线性同步综合数学模型.为了合理降低控制学模型的求解难度,分级超结构中同时引入有分流... 详细信息

提出了一种以年综合费用最小为优化目标的有分流换热网络同步综合方法.该方法以分级超结构模型为基础建立一个不考虑等温混合假设的复杂混合整数非线性同步综合数学模型.为了合理降低控制学模型的求解难度,分级超结构中同时引入有分流并联结构和无分流串级结构.该模型的求解采用双层优化策略,外层利用遗传算法生成换热网络结构;内层利用粒子群算法优化物流分流比和换热器热负荷.采用两个典型算例和一个大规模换热网络综合问题对该方法的有效性进行了验证.

关键词：有分流换热网络同步综合分级超结构混合整数非线性规划

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基于模拟退火算法的换热网络双层优化方法

石油化工 2014年第5期43卷 536-544页

作者：彭富裕崔国民陈家星上海理工大学新能源科学与工程研究所上海200093

针对同时存在整型变量及连续变量两种变量形式的换热网络优化问题,提出一种基于模拟退火算法的双层优化方法,分别处理代表结构的整型变量及代表费用的连续变量优化。外层算法以经济费用目标作为判断换热网络结构优劣的标准,通过随机扰... 详细信息

针对同时存在整型变量及连续变量两种变量形式的换热网络优化问题,提出一种基于模拟退火算法的双层优化方法,分别处理代表结构的整型变量及代表费用的连续变量优化。外层算法以经济费用目标作为判断换热网络结构优劣的标准,通过随机扰动产生试探结构,借助模拟退火机制逐步进化外层结构;内层算法以流股间匹配的换热量作为优化变量,采用模拟退火算法实现费用连续变量的优化,再反馈到外层的结构优化过程。两个具体算例证明:模拟退火算法应用于换热网络结构的整型变量优化可以找到较优换热网络结构,而双层优化方法可有效处理具有整型变量和连续变量两种变量形式的换热网络优化问题,取得较好的换热网络设计。

关键词：模拟退火算法换热网络综合分级超结构随机算法

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具有前置公用工程的换热器网络的通用解法

工程热物理学报 2008年第8期29卷 1407-1410页

作者：谢荣建马虎根罗行温卿云上海理工大学动力工程学院上海200093

本文在罗行等人提出的分级超结构换热器网络的通用解的基础上,提出一种将热冷公用工程放置于换热器网络每一级的冷热流体之前的带分流的分级超结构换热器网络数学模型,并根据这种新型的模型推导出换热器网络的出口温度和每一级流股节点... 详细信息

本文在罗行等人提出的分级超结构换热器网络的通用解的基础上,提出一种将热冷公用工程放置于换热器网络每一级的冷热流体之前的带分流的分级超结构换热器网络数学模型,并根据这种新型的模型推导出换热器网络的出口温度和每一级流股节点的温度的计算公式,从而增强了分级超结构换热器网络模型的适用性。最后用实例证明所提出的数学模型的正确性。

关键词：分级超结构换热器网络通用解