考慮流股混合的能量集成水網絡合成方法研究.pdf

1、隨著水資源及能源的日益短缺，以提高水資源及能源利用率為目標的能量集成水網絡綜合問題已成為過程系統工程領域的研究熱點。但是，用水網絡與換熱網絡的相互耦合和非等溫混合的存在使能量集成水網絡綜合問題變得異常復雜。為了降低能量集成水網絡的設計難度，本文通過分析過程流股在非等溫混合過程中的能量轉移，提出一種有效控制參加熱集成流股數目的新策略并建立了一種考慮非等溫混合的能量集成水網絡超結構模型。為此熱集成時，只需考慮新鮮水流股、混合流股和廢水流股。

2、此時，參加換熱網絡合成的流股數目不會超過3N（N為用水單元數目），能量集成水網絡的模型規(guī)模能夠得到很好的控制。確定用水網絡公用工程目標時，本文采用用水單元操作溫度、新鮮水源溫度、廢水排放溫度及最小換熱溫差ΔTmin劃分線性規(guī)劃（LP）轉運模型的溫度區(qū)間以更好的捕獲新鮮水流股、混合流股和廢水流股與各溫度區(qū)間的相對位置關系。通過定義表征流股相對位置的邏輯變量，本文基于LP轉運模型把能量集成水網絡綜合問題表示為廣義析取規(guī)劃（GDP）問題，然后

3、利用0-1變量和借助大M法，把GDP問題轉換為混合整數非線性規(guī)劃（MINLP）問題。MINLP問題可以通過數學規(guī)劃軟件 GAMS描述和求解。獲得新鮮水用量及公用工程目標同時最優(yōu)并且非等溫混合傳熱最大化的用水網絡后，采用夾點法設計滿足最優(yōu)公用工程目標的換熱網絡。
　　最后，采用3個算例驗證本文提出的能量集成水網絡模型的可行性和有效性。3個算例的研究結果表明：本文的方法可以同時優(yōu)化用水網絡的新鮮水用量及公用工程目標，獲得的用水網絡可實