高效节能海水淡化热泵并流多效蒸发系统研究

为了降低海水淡化过程的能耗,首次建立了同时包含蒸汽喷射式热泵技术、引出额外蒸汽预热海水和冷凝水闪蒸等3种节能措施的海水淡化热泵并流多效蒸发系统的数学模型,并用矩阵方程的形式描述该模型,具有很强的通用性,可简化为具有不同节能措施组合或无节能措施的并流多效蒸发模型,还可实现热泵在任意效抽汽的功能。用收敛速度快的迭代法结合矩阵法模拟求解海水淡化热泵并流9效蒸发系统,结果表明同时采用上述3种节能措施,且在满足相关约束条件下,使海水的预热温度尽可能高,使热泵的喷射系数和抽汽位置均为最佳值时该蒸发系统是高效节能的,节省的生蒸汽消耗量最高可达16.72%左右。     

用Visual Basic5.0语言开发多效蒸发系统优化设计软件

利用Visual Basic5.0语言开发多效蒸发系统优化设计应用软件。软件有两大功能模块,一是多媒体学习模块,利用模块可以学习不同流程的多效蒸发系统优化设计建模思路及模型求解算法;二是设计计算模块,利用该模块可以对不同的多效蒸发流程（并流或逆流）及设计情况（常规设计或优化设计）选择适宜的算法进行设计计算。软件采用了Access动态数据库和面向对象的编程技术,可在Windows9X操作平台下独立运行。软件界面友好、操作方使、运行可靠稳定。     

基于Lingo的MED-TVC系统优化设计

带蒸汽喷射器(TVC)的多效蒸发(MED)耦合系统,在水处理领域广泛应用。本文建立了并流MED-TVC系统的优化设计模型,并通过Lingo软件编程对其进行了求解,结果与多个大型商用装置操作数据对比证明了模型合理性。考虑到模型的通用性以及程序的可维护性,本文所建立的模型不仅能够适用于MED-TVC的等温差设计,而且可以适用于等面积设计。对不同的设计条件进行求解时,无需对模型进行调整,只需要对程序段简单的删改。此外本文还以四效为例,进行了案例分析,以造水比为目标函数对首末效温度,各效传热温差等系统操作变量进行了优化,以确定各效最优操作条件,并与文献进行了对比,由此表明本文所建立的方法对MED-TVC的工业设计具有一定的指导意义。     

选择热泵多效蒸发系统最佳流程的新方法

为了能从众多多效蒸发流程中快速准确地筛选出能耗最低的最佳流程,建立了筛选多效蒸发最佳流程的新方法——矩阵法。新方法将多效蒸发系统中的物料衡算和热量衡算非线性方程组描述成矩阵方程,当流程或节能措施改变时,无需重新推导数学模型,只需将矩阵方程中的若干参数重新赋值,模型就能模拟并流、逆流、各种形式的错流、平流和平错流,还能模拟上述流程有或无蒸汽喷射式热泵技术、引出额外蒸汽预热原料液、冷凝水闪蒸和溶液闪蒸的各种情况,从而快速准确地筛选出最佳流程。浓缩菠萝汁的三效蒸发系统的模拟筛选结果表明:不采用任何节能措施或仅采用冷凝水闪蒸或仅采用蒸汽喷射式热泵技术时,最佳流程是逆流;同时采用蒸汽喷射式热泵技术、引出额外蒸汽预热原料液和冷凝水闪蒸的并流流程最佳,其节省的生蒸汽消耗量高达42.77%。矩阵法是筛选多效蒸发最佳流程的新方法,具有通用性强、效率高、速度快且准确等突出优点。     

多效蒸发系统优化设计目标函数的建立与求解

建立了带有冷凝水闪蒸的并流多效蒸发系统优化设计新模型。该模型以整个蒸发系统的年总费用（包括加热蒸汽年费用、真空系统年费用以及蒸发器和各辅助设备的年折旧维修费用等）最小为优化目标,以生蒸汽压力、冷凝器真空度及各效有效传热温度痉为决策变量,提出一种新算法——复合形法嵌套拉格朗日乘子法和矩阵法求最优解。算例表明,生蒸汽压力、冷凝器真空度、价格参数和冷凝水闪蒸对优化结果影响显著,按新模型优化设计比常规设计可节省年费用16％左右。新算法对初值要求不高、收敛稳定性好、收敛速度快。     

高效节能热泵错流多效蒸发复杂系统

为了大幅降低错流多效蒸发过程的能耗,首次将蒸汽喷射式热泵技术、冷凝水闪蒸和溶液闪蒸等3种节能措施同时运用到错流多效蒸发系统中,并建立了用矩阵方程描述的该系统的数学模型。模型具有很强的通用性,可实现热泵在任意效抽汽的功能,可简化为只有其中若干种节能措施组合或无上述节能措施的错流、并流、逆流多效蒸发系统的模型。在满足约束条件的前提下,模型存在最佳的热泵喷射系数和抽汽位置,同时采用上述3种节能措施且在最佳条件下模型是高效节能的。浓缩氢氧化钠溶液的热泵错流五效蒸发系统的模拟结果表明,当热泵的喷射系数为0.15、抽汽位置在第2效,采用冷凝水闪蒸和溶液闪蒸时系统节省的生蒸汽消耗量高达32.51%。     

间歇精馏常规设计和优化设计的模型及算法

建立了板式间歇精馏塔在恒馏出液组成操作状况下常规设计及优化设计的数学模型。常规设计模型用数值方法编程求解，对二元理想及非理想溶液均适用。优化设计模型以间歇精馏系统年效益最大为优化目标，用菲波那契法求解单变量优化问题，用复合形法求解多变量优化问题。模型同时考虑对整个间歇精馏系统(包括塔主体、塔顶冷凝器及塔底再沸器)进行优化，更符合工程实际情况。求解模型可得到间歇精馏过程最优的一系列设计和操作参数(如理论板数，塔径，操作回流比，塔釜蒸发量，釜残液组成，冷凝器传热面积及冷却水出口温度，再沸器传热面积及加热蒸汽温度等)。算例表明，对恒馏出液组成间歇精馏单变量及多变量优化设计比常规设计分别提高年效益2．6％和18．9％。     

基于子流程图的氧化铝蒸发过程模拟系统

为了便于分析并优化氧化铝蒸发过程中蒸汽消耗的分布,设计一种基于子流程图的氧化铝蒸发过程模拟系统。介绍氧化铝蒸发的工艺流程,针对氧化铝多效蒸发流程中各效内部单元模型基本相同的特点,在创建流程图时引入子流程图来管理单元模块和相关变量,以简化整体流程图、提高求解效率。采用Lee-Rudd环路分解法切割流程图中的环路,寻找最佳收敛模块。该系统提高了蒸发模拟系统建模的可重用性。     

复杂逆流多效蒸发系统的模拟

建立有冷凝水、完成液预热符效进料,或冷凝水、完成液闪蒸,闪蒸蒸汽加入对应压力的蒸发器中,作加热蒸汽的复杂逆流多效蒸发系统的数学模型,提出了一种采用常规迭代法求解的计算方法,用面向对象的Pascal语言,编制计算程序,可模拟计算二至七效常规和复杂逆流蒸发系统,并以碱液为例,计算和比较三效逆流的5种流程.     

氧化铝蒸发系统的模拟

在氧化铝蒸发工序中,生蒸汽流量和母液出口浓度是重要的能耗指标和出口质量指标;目前,在实际生产中由于采用离线浓度检测,以致对蒸汽流量和出口浓度的控制严重滞后;因此,针对蒸汽流量控制和浓度检测滞后的现状,建立了氧化铝四效蒸发系统的数学模型;采用Newton-Raphson算法求解四效蒸发系统模型,并对实际氧化铝四效蒸发系统进行了模拟计算,进而绘出母液出口浓度和总蒸发水量的误差曲线图;结果表明该模型准确、高效,对蒸发系统节能降耗有现实的指导意义。     

氧化铝蒸发过程的机理建模与仿真

针对氧化铝蒸发工序中出口浓度检测滞后的现状,建立氧化铝生产逆流多效蒸发的动态机理模型。采用常微分方程组的MATLAB工具箱函数解法,并对第五、六效蒸发过程进行仿真研究。结果表明,该模型能够较好地逼近实际系统,并对出口浓度的在线实时监测有现实的指导意义。     

多效精馏流程的优化设计计算

本文针对多效平流，顺流，逆流三种精馏过程分别建立了设计计算的通用数学模型，并以年总消耗费用最小为目标函数，对三种精馏过程通过实例进行了优化设计计算，结果表明，文中给出的优化设计计算方法，可方便地求出多效精馏过程设计所需的基础数据及系统所需的最小加热蒸汽量。     

多效精馏烷烃混合物的Aspen Plus模拟分离

精馏是石油化工能耗最大的单元操作之一,因此对其过程的节能研究非常重要。本文利用Aspen Plus化工模拟软件中的RADFRAC模块和PENG-ROB热力学计算模型,系统模拟了多效精馏顺流(DQF、IQF)、逆流(DQB、IQB)及常规精馏(DQ、IQ)的烃类混合物异丁烷/正丁烷/正己烷的分离。根据各组分的分离要求,通过灵敏度分析优化各工艺参数;同时比较了各精馏构造的有效能损失和热力学效率,并计算了它们的年度总费用(TAC)。结果表明:与间接精馏方案IQ相比,精馏方案IQF、DQB、DQ分别节能20.6%、16.0%、8.4%;热力学效率方面,多效精馏IQF为19.6%,DQB22.2%,普遍比常规精馏的DQ10.0%、IQ10.3%要高;至于年度总费用(TAC),相比于IQ,DQB多耗资12.1%,而IQF、DQ少耗资9.0%和8.7%。综合节能效果、热力学效率、年度总费用得知,IQF这种多效精馏方案最优。     

开源框架下Web应用分层的设计与实现

探讨了对Web应用进行合理分层的一种高效方法,介绍了2种优秀的开源框架Struts2、Ibatis,应用它们作为分层模型的基础,设计了一种高效的开发Web应用的分层模型.阐述了基于这种分层模型设计和实现的一个系统,说明了利用这种模型开发Web应用能简化并行开发过程,缩短开发周期,使得构建出来的系统具有良好的健壮性、可维护性、可扩展性和可重用性.     

Optimal control of an industrial-scale evaporation process: Sodium aluminate solution

A mathematical model of the evaporation system in the form of a state space model with multiple time delays is constructed. On this basis, an optimal control of an industrial-scale alumina evaporation process is obtained, where the objective is to find a control such that the specific quality of the sodium aluminate solution control is met with the least energy usage and the constraints on the state and the control are satisfied. Then, a numerical algorithm is developed for solving this optimal control problem. It is applied to study the optimal control of a practical alumina evaporation process and the results obtained are highly satisfactory.     

多效精馏优化设计的研究进展

综述了多效精馏优化设计的研究进展,总结了早期多效精馏的优化数学模型及其解法,与近年来考虑了时间和控制对系统影响的新的优化设计动态模型。介绍了序贯和联立两种优化设计方法,用以识别系统操作瓶颈,得到节能效果更佳的多效精馏系统,通过实例比较,联立法比序贯法的节能效果更佳。最后展望了多效精馏优化设计的发展方向。     

氧化铝蒸发浓度的自适应加权LSSVR预测

针对氧化铝蒸发过程的工业现场出口料液浓度在线检测困难、操作参数具有时变性以及传统离线预测所存在的不足等特点,提出了一种多输入多输出系统的自适应加权最小二乘支持向量回归,并用于氧化铝蒸发过程出口料液浓度的在线预测.谊方法根据模型预测效果自适应在线调整建模的训练样本集,利用主元分析提取主元作为分段加权支持向量回归模型的输入,采用网格搜索和交叉验证法对多输入多输出模型参数进行优化.采用工业现场的实测数据进行实验分析,计算结果表明;该方法能够很好地在线预测氧化铝蒸发过程出口料液浓度,相比基于最小二乘支持向量回归以及基于BP神经网络的浓度预测模型,谊方法具有更高的预测精度和更好的泛化性能,满足实际工业生产在线优化控制要求.