基于遗传算法的海水淡化及其集成系统优化设计研究

发布时间：2021-10-31 17:49

　　淡水资源的匮乏已经成为影响社会发展和人类生活的重要因素之一，节约用水和寻找新的淡水资源是当今面临的重要课题。海水淡水是从海水中获取淡水的技术，大力发展海水淡化是解决淡水资源短缺的有效途径。而能耗大、淡水成本高是制约其推广应用的主要瓶颈，随着科学的发展和技术的进步，海水淡化的能耗已经有了很大的降低，但离人们的接受还有一定的差距。因此，开展海水淡化技术的节能降耗研究具有重要的意义。本文对海水淡化及其集成系统的优化设计进行了研究，旨在探讨影响海水淡化能耗的主要因素，获得降低海水淡化能耗的技术和方法。为此开展以下几个方面的工作，并获得了一些结论，具体如下：1遗传算法的改进遗传算法是一种借鉴生物界自然选择和自然遗传机制的智能型优化算法。运用遗传算法求解优化问题，尤其是大规模的优化问题，其困难在于对问题变量的编码。基于基本遗传算法的二进制编码同时对不同类型的变量进行编码存在的缺陷，本文提出了混合编码的遗传算法，直接采用问题变量的类型进行编码。同时依据不同类型变量的特点，改进了交叉和变异算子：序列变量采用了PMX交叉和反转变异，整数变量采用直接交叉和随机变异；连续变量（实型变量）则采用算术交叉和非均... 

【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：165 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
前言
第一章 文献综述
    1.1 海水淡化技术
        1.1.1 蒸馏法
        1.1.2 反渗透法
        1.1.3 电渗析法
        1.1.4 冷冻结冰法(简称冷冻法)
    1.2 海水淡化的集成技术及应用
        1.2.1 海水淡化方法自身及不同方法间的集成
        1.2.2 不同能源与海水淡化的集成
        1.2.3 发电—海水淡化—综合利用的深度集成
    1.3 海水淡化系统优化设计的研究
        1.3.1 多级闪蒸海水淡化系统的优化设计
        1.3.2 反渗透海水淡化系统的优化设计
        1.3.3 热膜耦合海水淡化系统的优化设计
    1.4 水电联产系统的优化设计
    1.5 热电联产系统的优化设计
    1.6 遗传算法的研究
    1.7 本文的研究内容及目的意义
第二章 改进的遗传算法
    2.1 遗传算法概述
    2.2 遗传算法的特点
    2.3 遗传算法的本质
    2.4 基本遗传算法的缺陷
    2.5 遗传算法的改进
        2.5.1 编码
        2.5.2 种群初始化
        2.5.3 适应度计算和选择操作
        2.5.4 选择操作
        2.5.5 交叉
        2.5.6 变异
    2.6 改进遗传算法的验证
        2.6.1 函数优化求解
        2.6.2 产品调度问题
    2.7 小结
第三章 多级闪蒸海水淡化系统的优化
    引言
    3.1 多级闪蒸海水淡化的原理
    3.2 多级闪蒸过程中的主要参数
        3.2.1 顶温
        3.2.2 循环盐水流量
        3.2.3 造水比
    3.3 多级闪蒸系统的数学模型
        3.3.1 闪蒸室模型
        3.3.2 回收段预热器模型
        3.3.3 排热段预热器模型
        3.3.4 混合器和分配器模型
        3.3.5 盐水加热器模型
        3.3.6 闪蒸室的设计方程
    3.4 多级闪蒸系统的优化模型
    3.5 优化算法
        3.5.1 问题编码
        3.5.2 适应度函数与复制操作
        3.5.3 交叉和变异操作
    3.6 实例研究
        3.6.1 优化设计结果
        3.6.2 结果分析
    3.7 影响因素分析
        3.7.1 进料海水浓度的影响
        3.7.2 顶温的影响
        3.7.3 淡水产量的影响
        3.7.4 进料海水温度的影响
    3.8 小结
第四章 热膜耦合海水淡化系统的优化设计
    引言
    4.1 多级闪蒸和反渗透的耦合性
    4.2 多级闪蒸和反渗透系统集成的优点
    4.3 分离级概念
        4.3.1 分离级的定义
        4.3.2 基于分离级的超结构表达
    4.4 反渗透系统的数学模型
        4.4.1 膜元件的数学模型
        4.4.2 反渗透的系统模型
    4.5 独立运行的 RO 和 MSF 淡化系统的比较
        4.5.1 RO 经济模型
        4.5.2 算例
    4.6 RO/MSF 集成系统的优化设计
        4.6.1 RO/MSF 集成系统的超结构
        4.6.2 多级闪蒸与反渗透集成系统的数学模型
        4.6.3 经济模型
        4.6.4 优化模型
    4.7 算例
    4.8 小结
第五章 水电联产海水淡化系统的优化设计
    引言
    5.1 水电联产的可行性分析
    5.2 水电联产系统的操作策略
    5.3 水电联产的集成模式
    5.4 水电联产系统的数学模型
        5.4.1 水电联产的流程描述
        5.4.2 水电联产的数学模型
        5.4.3 水电联产系统的经济模型
        5.4.4 优化模型
    5.5 优化算法
    5.6 算例
        5.6.1 例一：满足水需求的水电联产系统的优化
        5.6.2 例二：满足电量需求的水电联产系统的优化
        5.6.3 例三：同时满足水电需求的水电联产系统的优化
    5.7 小结
第六章 水电联产系统调度问题的研究
    引言
    6.1 水电负荷的特点
    6.2 水电联产系统的调度模式
        6.2.1 计划调度问题的模式
        6.2.2 短期调度问题
        6.2.3 中期计划问题
    6.3 水电联产系统的调度模型
    6.4 优化算法
    6.5 算例
        6.5.1 算例 1：短期调度问题
        6.5.2 算例 2：中期计划问题
    6.6 小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
符号说明
参考文献
致谢
个人简历
攻读博士期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]海水淡化技术的研究进展[J]. 朱玉兰.  能源研究与信息. 2010(02)
[2]低温多效蒸发海水淡化系统热力分析[J]. 杨洛鹏,沈胜强,KLAUS Genthner.  化学工程. 2006(11)
[3]海水淡化与制盐联产方式的研究[J]. 冯俊举,王绪书,翟拥军.  海湖盐与化工. 2005(05)
[4]反渗透海水淡化系统中膜组件的清洗策略[J]. 胡仰栋,卢彦越,徐冬梅,伍联营.  化工学报. 2005(03)
[5]反渗透海水淡化系统的优化设计[J]. 卢彦越,胡仰栋,徐冬梅,伍联营.  水处理技术. 2005(03)
[6]模拟退火法和遗传算法联合优化技术及在反演解释中的应用[J]. 张绍红,王尚旭,宁书年.  煤炭学报. 2004(01)
[7]海水淡化的膜预处理技术研究进展[J]. 苏保卫,王越,王志,王世昌.  中国给水排水. 2003(08)
[8]价格不确定情况下炼厂生产计划的优化[J]. 廖国勤,李绍军,阳永荣,吕德伟.  石油学报(石油加工). 2002(04)
[9]海水淡化技术的发展[J]. 曹式芳.  天津化工. 2002(02)
[10]改进的遗传算法在水环境模型参数估值中的应用研究[J]. 曾光明,洪亚雄,秦肖生,万玉玲,刘鸿亮.  水电能源科学. 2002(01)



本文编号：3468583