考虑污垢生长的柔性换热器网络综合

发布时间：2020-06-30 22:02

【摘要】：柔性换热器网络能够抵御操作条件在一定范围内的波动,对工业的稳定生产有着重要意义。近30年来,研究者围绕传统不确定性参数波动,如流股温度、热容流率等,对柔性换热器网络综合的影响展开了大量的研究。然而实际生产中,污垢在换热器表面逐渐沉积是一个不可忽略的问题,不仅会导致总传热系数持续降低,并且会使流股的出口温度偏离既定目标。因此,应同时考虑传统不确定性参数波动和污垢生长对柔性换热器网络综合的影响。本论文主要内容分为以下几个方面:(1)为了考察污垢生长对最优换热器网络综合的影响,采用离散污垢生长的方式,分别考察各离散时间间隔内的传统不确定性参数波动和污垢生长是否对换热器网络匹配产生影响。为识别各离散时间间隔内的临界操作点,提出了一种能同时考虑传统不确定性参数波动和污垢生长的的柔性分析方法,将传统不确定性参数的影响反映在可行性温差约束和最小传热温差约束中,而将污垢生长的影响反映在换热面积约束中。基于临界操作点,提出了一种柔性换热器网络综合方法,并建立混合整数非线性规划模型,针对初始换热器网络结构(标况条件下)进行优化,通过增加初始换热设备面积或新增换热设备的方式改善柔性程度,保证生产周期内所有操作点的可行性。对于不同离散时间间隔,依次重复柔性分析和柔性综合过程,最终获取满足柔性需求的换热器网络结构。(2)为了搜索全局范围内的临界操作点,将连续时间变量引入到柔性分析方法中。计算过程分为两个层次:内层考虑传统不确定性参数波动的影响;外层考虑流股污垢随时间生长的影响。同时改进柔性换热器网络综合数学模型,最终获取的换热器网络结构能够满足全周期内的柔性需求。(3)为了减缓污垢生长对换热器网络柔性的影响并降低换热面积冗余程度,考虑采用周期性清洗的方式,进一步对换热面积和清洗时序进行同步优化。优化目标包含两部分:(1)保证每个清洗循环周期内的最小柔性指数F_(min)=1;(2)年度总费用最小。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ051.5

【参考文献】