基于階段式超級(jí)結(jié)構(gòu)的換熱網(wǎng)絡(luò)和水熱網(wǎng)絡(luò)集成優(yōu)化研究.pdf

1、水和能量是過(guò)程工業(yè)中非常重要的兩種資源?；瘜W(xué)工業(yè)中因?yàn)楣に嚨囊?，物料需要不斷地調(diào)整溫度，需要消耗大量的水資源和能源，同時(shí)廢水、廢熱的排放還帶來(lái)了日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。采用物料間換熱和廢水再利用，可以有效減少水和熱的消耗；因此，為了提高水和能量的利用效率，近年來(lái)越來(lái)越多的科研工作者針對(duì)化工過(guò)程中的換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)優(yōu)化和水熱網(wǎng)絡(luò)集成優(yōu)化方法進(jìn)行了大量研究。在目前的數(shù)學(xué)法研究工作中存在的一個(gè)客觀問(wèn)題是，相應(yīng)模型與實(shí)際情況越吻合，模型求解就越困難。

2、
　　本文首先進(jìn)行的是換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究。通過(guò)將一般換熱網(wǎng)絡(luò)化數(shù)學(xué)模型中用來(lái)表征一個(gè)換熱器是否存在的離散變量用換熱量相關(guān)的非線性表達(dá)式替換，在保證模型精度前提下，減少了模型中約束條件數(shù)量、變量類型與數(shù)量，提升了模型求解效率。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)同時(shí)考慮流股非等溫混合以及流股熱容流率隨溫度變化的復(fù)雜換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，給出了模型中所有變量的邊界條件。選用一個(gè)經(jīng)典的10流股（5條熱流股，5條冷流股）換熱網(wǎng)絡(luò)合成優(yōu)化案例，來(lái)驗(yàn)證本研究工作

3、所提出的換熱網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。案例求解結(jié)果表明，同時(shí)考慮流股非等溫混合以及流股熱容流率隨溫度變化的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型能夠得到與文獻(xiàn)相比年總費(fèi)用更少、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)更準(zhǔn)確的換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　之后，本文針對(duì)水熱網(wǎng)絡(luò)集成優(yōu)化進(jìn)行了研究。提出了一個(gè)新的階段式水熱網(wǎng)絡(luò)集成優(yōu)化的超級(jí)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了用水單元體系之外的流股參與進(jìn)熱量集成，擴(kuò)展了一般水熱網(wǎng)絡(luò)集成優(yōu)化研究的熱量集成范圍，兼容了多種公用工程的選擇?；谒岢龅某?jí)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建的水熱網(wǎng)絡(luò)