变物性热图法优化换热网络

在分析换热网络优化的热力学方法和数学规划法基础上,针对热图法在优化过程中不考虑物性变化的缺陷,对其进行了改进,提出了优化换热网络的变物性热图法.该方法通过热焓图上变物性流股的标绘后,以直接切割图形来实现换热的匹配,在保证优化效率的前提下,提高了换热网络的优化精度.采用此方法对炼油厂常减压蒸馏装置换热网络进行优化,得到了较好的结果.     

基于网络分割的大规模换热网络温度校正方法

为解决生产过程中换热网络关键参数测量值误差导致的换热网络设计和优化方案不准确的问题,研究针对大规模换热网络,提出了一种基于网络分割的温度校正方法。该方法以换热网络能量平衡方程为基础,构建了换热网络的加权有向图模型;并以此为基础,采用谱聚类算法获得了换热网络的子网络;同时采用分解协调算法和改进的迭代测量检验法等方法,实现了对换热网络中温度变量的精确校正。案例分析结果表明,基于网络分割的数据校正方法可在牺牲一定精度的基础上,显著减少换热网络数据校正问题求解的迭代次数,提高计算效率和资源利用率。与整体数据校正方法相比,基于网络分割的数据校正方法的计算量随着换热网络规模的增大将显著减小。     

用半解析──半有限元法计算水平层状介质的电磁场

水平层状介质的地电模型计算问题，人们大都用快速汉尔变换方法计算，其计算精度不高。本文应用半解析一半有限元方法较高精度地计算了水平层状介质中的电磁场问题。本方法又称为混合法，它是数值解和解析解组合的方法。本文应用此方法是在纵向上采用数值解而在横向上采用解析解，即在纵向用有限元，在横向用贝塞尔方程。     

考虑启动压力梯度的致密气藏渗流数学模型解析解研究

对存在启动压力梯度的致密气藏不稳定渗流数学模型进行分析时,常用的方法是在拉式空间运用格林函数法进行求解,但这个解无法反演到实空间而获得解析解.根据拉式变换及其逆变换的性质引入了附加函数,得到了形式简明的实空间上的解析解.通过对比多组解析解和数值反演的结果表明该解析解的计算精度在5%以内,因而此解析解可以在工程中应用.     

流体定性温度对换热网络模拟及优化的影响

合理的定性温度能够准确表现流体的特性,在综合现有定性温度表示方法的基础上,以流体比热容的影响为例,在取不同定性温度的条件下,进行了换热网络模拟及优化计算,并对计算结果进行了分析比较。结果表明,流体的物性随温度变化越明显,定性温度选取对换热网络计算和优化的影响就越大;换热网络中流体的温度变化越剧烈,物性的变化就越大;在换热网络的优化过程中,使用不同的定性温度确定方法会影响到换热网络的结构、流体的匹配关系、换热单元数目等。     

通过多孔介质的真实气流改进解析解

当地层压力真正降到初始值时，通过多孔介质的真实气体改进解析解，使用目前正应用于石油和天然气工业中的真实气体势函数并不能得到正确解。为了解决此问题，本文提出了一个新的真实气体势。考虑到流体和岩石特性，如气体粘度、压缩系数、孔隙度和渗透率随压力变化的影响。本文完成了关于不恒定扩散系数的改进数学推导，并且获得了解析解。对多级流量和多井系统以及任何形状的封闭油藏的解，通过迭加原理和不稳定有限方法成功地推导出。通过与有限差分相比较，解析解的正确性已达到满意的结果。由本文提出的解析解所计算的地层压力和气井中的流动井底压力比以前文献中采用的其它解析方法计算的更准确。     

某气田DHX工艺换热网络改进研究

针对国内某气田DHX工艺换热网络存在的冷量利用不合理问题,以换热物流温位匹配原则对原换热网络改进,并利用分析方法验证改进换热网络方案合理性,验证结果表明该改进换热网络效率在99%以上,换热网络冷热物流匹配合理。利用HYSYS对比两种换热方案在同一丙烷回收率下所需冷热公用工程能耗以及进料温度变化的适应性,研究结果表明在同一丙烷回收率下改进后的方案所需热公用工程能耗比原方案低;当原料气温度大于35℃时,改进方案对原料气温度变化适应性弱于原方案。     

采用阶段更新策略加强结构进化的换热网络优化

针对换热网络优化中因种群多样性受限引起的易陷入局部最优解的问题,提出了采用阶段更新策略的强制进化随机游走算法。通过阶段性地随机生成最大步长和允许生成的最小换热量对种群个体更新,充分利用改进后整型变量的阶段性变化和个体进化过程中差解的复杂性增强结构进化能力,加大新结构与原始结构的差异性,保持种群活力和多样性,提高算法的全局搜索能力。并用算例验证了该策略加强结构进化能力的有效性,及换热网络优化中跳出局部最优解的优越性。     

圆弧型井眼轨道设计问题的拟解析解理论

为了快速、可靠地求解井眼轨道设计问题所形成的多元非线性方程组,基于数学机械化理论的思想和技术,经过复杂的数学公式推导,求出了该方程组的拟解析解,创建了拟解析解的完整理论体系。理论证明,从井眼轨道设计方程组出发可以推导出只含有一个未知数的特征多项式,而该方程组的所有未知数可以由该特征多项式的全部实数根和一组解析计算公式依序逐个计算出来。理论分析和实际计算表明,利用拟解析解方法可以快速判断该方程组是否有解,在有唯一解和多个解的情况下,能够快速、准确地计算出该唯一解或全部解。拟解析解方法克服了初值依赖性、收敛性、不能求多个解等数值迭代类算法的固有缺陷,它的计算精度只与特征多项式求实数根算法有关,是一种相对精确的算法。研究结果表明,拟解析解方法是求解井眼轨道设计方程组的快速、可靠、精确的先进计算技术,不仅是算法研究上的理论创新,而且在钻井软件开发上具有重要的实用价值。      

实体膨胀管膨胀力解析解及试验研究

采用金属塑性变形理论,用解析法研究了实体膨胀管在大的径向塑性变形下的力学响应,获得了计算实体膨胀管膨胀力和接触压力的解析解模型。据此模型,计算了139.7 mm×7.72 mm N80钢级实体膨胀管以15%的膨胀率进行膨胀时所需的膨胀力。为了验证该解析解模型的准确性,试验研究了139.7 mm×7.72 mm N80钢级实体膨胀管以15%的膨胀率进行膨胀时膨胀力的变化状态,并将试验值与实例计算值进行对比,二者最大相对误差为9.2%,属于工程许可的精度范围。因此,该解析解模型可以用于指导膨胀工具和施工工艺设计。     

有限导流垂直裂缝井稳态渗流解析解及产能分析

现有有限导流垂直裂缝井理论及稳态渗流解析方程计算精度不高,不能完全满足油井生产的需要.在现有理论基础上,通过引入缝面表皮系数,给出了更为准确的圆形封闭油藏有限导流垂直裂缝井压力解析解,可以计算垂直裂缝井稳态产能,并且分析了壁面污染对稳态产能和裂缝压力降落的影响.通过实践检验,证明了本文解析模型计算结果的准确性.     

常减压装置换热网络的优化改造

利用PR/Ⅱ软件模拟换热网络工况,采用"窄点"技术对现有网络进行优化改进.结果表明,在原油组份相近的情况下,原油换热温提高了15.5℃.原油性质是影响常减压装置换热网络运行性能的关键因素,优化混炼原油结构,可以提高网络运行效率.     

交叉传热对换热网络面积及能量的影响

讨论交叉传热对换热网络面积,炯损失及能量目标的影响,提出了估算现有装置换热网络的调整和改进潜力的简便实用方法.     

CBIL换能器声场的理论分析

根据惠更斯 -菲涅耳原理 ,推导出 CBIL 换能器声场的解析近似表达式 ,并给出 CBIL 换能器声束宽度的表达式。与数值积分计算结果及实测结果进行了比较 ,结果表明三者之间的误差甚小。对实际应用来说 ,这个解析解的精度已经足够。显然 ,解析解具有计算量小 ,易于对物理机制和影响因素进行分析的优点。     

热端阈值问题换热网络设计与应用

提出了确定热端阈值问题换热网络最大热集成热量的方法和考虑热集成的热端阈值问题换热网络的设计方法。确定最大热集成热量后,建议将热端阈值问题换热网络分为自匹配与热集成2个部分分别实施优化改进。对某催化裂化装置换热网络实施优化改进,改进后装置冷公用工程负荷减少约11.5%,同时增产3.8 MPa蒸汽约10.0 t/h;或减少发生3.8 MPa蒸汽约34.5 t/h,提高常减压装置初底油换后温度约20℃,节约常减压装置燃料气约2.4 t/h。考虑热集成的热端阈值问题换热网络设计方法可用于指导热端阈值问题换热网络的优化与改进工作。     

利用遗传—Alopex混合算法进行换热网络最优综合的研究

提出了将传统的遗传算法与Alopex算法结合在一起的混合算法。该算法充分发挥了遗传算法和Alopex算法的优越性,可提高传统遗传算法的计算精度和计算速度,并且有利于遗传算法跳出局部最优值达到全局最优值。在此基础上提出了同时考虑换热网络投资费用与操作费用的换热网络综合的数学模型,该模型采用遗传－Alopex混合算法进行求解可得到较好的结果,实例计算表明,该方法计算结果优于文献值。     

炼油装置换热网络的热力学分析与评价

为了评价炼油厂冷换设备和换热网络能量利用的先进性、合理性,本文提出了用热力学效率计算的方法,并编制成电算程序对换热器及换热网络进行分析计算,可找出其能量利用不合理环节;通过对换热网络所建立的目标函数,来分析、评价各种最优化换热网络及炼厂生产中换热流程的技术经济效果是否最佳;也可用本文的逻辑思路和目标函数开发换热网络的设计。     

基于蒙特卡罗遗传算法的换热网络优化问题

在换热网络超结构及其数学模型的基础上,提出了换热网络优化的蒙特卡罗遗传混合算法,利用蒙特卡罗方法在解空间进行全局搜索,得到最佳换热匹配,由此引入遗传算法对网络优化问题中的连续性变量进一步优化,降低换热网络年综合费用。实例表明,应用蒙特卡罗遗传混合策略能在保证算法的全局搜索能力的前提下,提高换热网络优化效率,并能使换热匹配更加合理,减少加热器和冷却器的投入,降低网络的综合费用。     

换热网络优化设计方法及多换热网络能量集成的研究进展

介绍了换热网络优化设计方法和在全厂能量集成基础上发展起来的多装置换热网络能量集成研究的发展现状.对有关研究进行了分类,分别比较了换热网络优化设计方法以及多装置换热网络能量集成的几种方法的优劣,指出今后换热网络优化设计与多装置网络间能量集成的研究重点应放在集成运用人工智能方法、直观分析(研究)法和数学规划法,以发展一套既有理论价值、又有实用意义的系统方法,为指导实际换热网络的设计服务.     

集油管道非稳态传热的解析解及应用

在考虑严寒地区地面温度年周期变化对土壤温度影响条件下，描述了浅埋地下和具有保温层的不加热集油管的非稳态传热问题，并求得这一问题的解析解，得到有关不加热集油热力计算的重要参数。所得的解析解不但较数值解便于计算，而且更准确和方便定量分析。应用这一解析解可为确定油井不加热集输热力计算，提供更准确的理论参数和实用公式，并给出了应用实例。