基于压降约束的换热网络合成

发布时间：2021-08-19 00:10

　　进入21世纪以来我国能源消耗高速增长，严峻的能源形势和环保要求的提高使得我国急需提高能量利用效率，而能量回收环节是提高能量利用效率的核心环节，因此换热网络的研究就显得尤其必要，换热网络合成的研究也成为了过程工业最重要的研究方向之一。夹点技术和数学规划法都是基于主观假定传热膜系数建模，由于主观假定的传热膜系数无法保证与换热器详细设计阶段核算出的传热膜系数值相同，导致了这两种方法所合成的最优换热网络只能在工业应用中接近最优却无法保证保持一致。因此本文以传热膜系数、zijk、中间温度为变量，建立了基于压降约束的换热网络改进MINLP模型，使得传热膜系数与换热网络的拓扑结构同步优化，确保合成网络的传热膜系数与换热器详细设计时的值保持一致。所建立的模型有四点改进之处：1、增加了压降约束，实现能量回收、设备投资和压降三项的同步优化；2、改进了有效压降计算面积的计算方法使压降计算更加准确，并计算出各换热器的管壳程压降；3、用物流热容与温度的关系式代替恒定热容的假设；4、增加存在分流时同一物流不同分支换热后混合温差不得大于20℃的约束项，降低物流混合时的火用损失。同时本文提出了同步优化算法求解模型，通... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题的学术背景及其意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 换热网络合成的研究进展
        1.2.1 夹点技术合成法
        1.2.2 数学规划法
    1.3 基于压降约束的换热网络最优合成研究进展
    1.4 本课题的主要研究内容
第二章 换热网络合成的建模机理
    2.1 建模方法
    2.2 压降计算方法
        2.2.1 物流压降计算
        2.2.2 有效压降计算面积
        2.2.3 物流压降逐级计算方法
    2.3 物流热容计算
    2.4 能量平衡
        2.4.1 单台换热器能量平衡
        2.4.2 单级能量平衡
        2.4.3 物流能量平衡
    2.5 本章小结
第三章 换热网络合成的建模及求解
    3.1 分级超结构的描述
    3.2 改进换热网络 MINLP 模型
        3.2.1 热负荷和面积计算
        3.2.2 压降约束
        3.2.3 同级分流物流换热后温差约束
        3.2.4 物流匹配约束
        3.2.5 逻辑约束
        3.2.6 目标函数
    3.3 换热网络模型求解
        3.3.1 算法的选择
        3.3.2 同步优化算法
    3.4 本章小结
第四章 案例应用
    4.1 案例一（2×2 换热网络问题）
    4.2 案例二（2×2 换热网络问题）
    4.3 案例三（4×5 换热网络问题）
    4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3350891