兼顾求解速度和精度的换热网络动态模拟方法

以换热器集总参数动态模型为基础,首次建立了基于Grossmann分级超结构的换热网络动态模型和求解方法,可自动识别换热网络结构并建立相应的求解策略,实现了换热网络的动态模拟。模型中考虑了流体温度变化对物性和换热性能的影响,有效地提高了换热网络动态解的求解精度;采用内外双层解法,提高了换热网络动态解的求解速度。实例应用表明,基于Grossmann分级超结构的换热网络动态模型及求解策略可靠、准确,能够获得扰动后换热网络中流体参数的真实变化过程,为换热网络的动态优化和控制奠定了基础。     

考虑工况变迁和兼顾运行的换热网络优化设计

基于固定工况设计的换热网络无法保证变工况下的运行性能,以换热网络的运行优化和动态设计为出发点,提出了换热器旁路调节的方法,结合Grossmann的换热网络分级超结构模型,建立了换热网络旁路调节的数学模型和求解策略。利用蒙特卡罗随机技术和最速下降法混合优化策略获得了最佳旁路开度,保证了工况迁移时换热网络的运行性能。实例应用表明:旁路调节大大增加了换热网络的柔性,降低了运行费用。合理调整旁路开度可使得换热网络的运行始终处在较优状态,获得显著的经济效益。     

改进精度的换热网络优化遗传算法

在换热网络分级超结构及其数学模型基础上,提出了改进精度的换热网络优化综合遗传算法,该算法采用三层优化结构,利用中间层修正换热系数和流体物性,在计算量上升不多的情况下,从本质上提高了换热网络优化过程中的精度。采用此方法对炼油厂常减压系统进行优化,得到了良好的效果。     

基于温差原则的换热网络分步综合策略

在温差原则的基础上,提出了一种换热网络的分步综合策略。采用蒙特卡罗随机抽样技术优化获得换热网络的初始结构,在此初始结构的基础上利用换热网络的温差原则逐步生成新的换热器改变网络结构,每步都结合牛顿法对整个网络进行优化,以此权衡设备投资费用与公用工程费用来获取具有最优年综合费用的换热网络设计结构。两个具体的换热网络算例表明,分步综合策略能够提高换热网络的总换热量,实现能量的综合利用;优化结果与文献值相比,设备投资费用明显减少,从而能获得最优的年综合费用。     

热泵技术应用现状及发展动向

对比分析了空气源热泵、地源热泵、水源热泵、太阳能/空气双源热泵系统、水环热泵系统的结构形式、特点及其应用场合.概述了热泵技术在热水供应、冷暖空调、采暖、热风干燥等领域的应用现状.在此基础上,简要分析了热泵技术的发展动向及制约热泵系统推广应用的主要因素,并展望了热泵技术的应用前景.     

棋盘模型在换热网络优化中的应用

针对复杂整数非线性的换热器网络综合和优化问题,文中应用换热网络流程模拟的棋盘模型及其相应的算法,建立了换热网络同步最优综合的数学模型,通过改变网络的结构次序的数学规划优化计算,以10SP1问题为例,获得了优于以往文献的最优换热网络结构。结果表明,文中应用棋盘算法建立的换热网络求解模型及其算法,具有简单、直观、灵活、易实现的特点,能够得到综合性能更优的网络结构。     

多股流换热器网络衍生约束法研究及应用

针对复杂多股流换热器网络综合与优化问题,提出了基于两股流换热器网络优化与综合的多股流换热器网络优化综合方法,并由此方法得到了多股流换热器网络优化结构。在此基础上,重点分析和讨论了多股流换热器网络的衍生约束优化方法的具体运用。结果表明,多股流换热器的引入能够简化网络并节省投资;与基于两股流换热器网络的优化方法相比,衍生约束方法更具优越性:不仅能保证整体网络的优化指标,而且能兼顾多股流换热器的性能,可以得到更优的网络优化结构。     

多股流换热器自组织能力系数与运行优化

研究了多股流换热器在不同扰动源情况下的自组织能力系数关系,并以能量投入和动态过渡时间为评价指标分析了自组织能力系数对于运行的指导作用.实验结果表明,用自组织能力系数作为多股流换热器运行优化的指标能够获得以较小能量投入获得较快的调节速率,保证换热器处于综合性能较佳的运行状态.     

基于改进参数的粒子群算法的换热网络优化

对于换热网络综合优化问题,粒子群算法能有效解决其容易陷入局部最优和无法收敛到全局最优的局限性。标准粒子群算法具有较强的随机性,可调节参数较少,不同的参数配置对算法的优化效果有显著影响。在分析粒子群算法中各参数特点的基础上,通过合理调整参数,使该算法在连续变量优化过程中具有更好的全局收敛性能。采用4股流体的小规模换热网络算例进行验证,优化结果表明,改进参数后的粒子群算法对计算换热网络综合问题有效。     

生物质气化过程中热解焦油的生成及其均相转化机理

以两段式下吸气化炉焦油的衍化规律为背景对焦油的生成规律、均相转化过程中芳烃环的形成及增长机制等进行了阐述和总结。阐述了纤维素、半纤维素、木质素的热解特性及主要热解产物的生成规律,并与稻秆在200～500℃热解实验中检测得到的焦油成分进行了对比分析,两者结果基本一致。主要从官能团衍化角度分析了不同种类初级焦油的均相转化机理,阐述了单环芳香烃生成、单环向多环芳香烃转化及多环芳烃进一步聚合转化过程中的脱氢环化、脱氢加乙炔、氢转移、异构化及苯酚转化等机制。基于已有转化机理,初步构建了焦油均相转化路径图。