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基于可行物流匹配机制的大规模换热网络优化设计方法技术

技术编号:42041995 阅读:12 留言:0更新日期:2024-07-16 23:25
本发明专利技术公开了一种基于可行物流匹配机制的大规模换热网络优化设计方法,包括如下步骤:提取工艺物流与公用工程的温度、对流传热膜系数及热容流率等物性数据;定义新的集合HCP;建立以年度总费用TAC最小化为目标的换热网络超结构模型,该换热网络超结构模型为混合整数非线性规划MINLP模型,将通过遗传算法得到的适应度最高个体的z<subgt;i,j,k</subgt;传入MINLP模型中求解,得到HE热负荷与面积、冷却器负荷与面积、加热器负荷与面积以及分流流率参数,从而获得最优的网络设计方案。本发明专利技术基于可行物流匹配机制定义了HCP,从而保证换热网络MINLP模型中热物流与冷物流之间的匹配均是可行的,即无需引入惩罚项。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业热交换网络的设计领域,具体涉及一种基于可行物流匹配机制的大规模换热网络优化设计方法


技术介绍

1、换热网络在炼油厂、石化厂、钢铁厂等加工行业中担当着关键的能源系统角色,并对工业能源效率产生重大影响。通过优化和分析工艺流之间的热传递,可以降低外部公用工程的能耗。目前,解决换热网络合成问题的主要方法包括夹点分析法和数学规划法。

2、夹点分析法遵循热力学定律,通过将流温度分段划分为级联区间来消除换热网络的瓶颈。在夹点分析法中,热流的确定和夹点的位置影响着能量目标的确定,然而,该方法主要基于人工经验,无法直接考虑设备成本、物流匹配和灵活性等因素。

3、相比之下,数学规划法可以同时考虑热力学约束以及经济、物理等实际问题。通过建立数学模型来自动获取最优换热网络,数学规划法在自动合成换热网络方面具有优势。该方法可通过确定性方法、随机方法或它们的混合来求解,确定性方法适用于中小型换热网络问题,但在处理大规模换热网络问题时受到限制。相反,随机方法和混合方法能够更好地解决大规模换热网络问题,避免了非凸性和不连续性等限制,但也需要引入本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于可行物流匹配机制的大规模换热网络优化设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种基于可行物流匹配机制的大规模换热网络优化设计方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述新集合HCP,是根据只有当热物流温度高于冷物流温度时才会发生热交换的可行物流匹配机制定义而来,公式如下:

3.如权利要求1所述的一种基于可行物流匹配机制的大规模换热网络优化设计方法,其特征在于,所述步骤S3中,所述目标函数TAC包括换热器的投资成本以及公用工程的操作成本,公式如下:

4.如权利要求1所述的一种基于可行物流匹配机制的大规模换热网络优化设计方法,其特...

【技术特征摘要】

1.一种基于可行物流匹配机制的大规模换热网络优化设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种基于可行物流匹配机制的大规模换热网络优化设计方法,其特征在于,所述步骤s2中,所述新集合hcp,是根据只有当热物流温度高于冷物流温度时才会发生热交换的可行物流匹配机制定义而来,公式如下:

3.如权利要求1所述的一种基于可行物流匹配机制的大规模换热网络优化设计方法,其特征在于,所述步骤s3中,所述目标函数tac包括换热器的投资成本以及公用工程的操作成本,公式如下:

4.如权利要求1所述的一种基于可行物流匹配机制的大规模换热网络优化设计方法,其特征在于,所述步骤s3中,所述过程物流能量平衡约束中,热物流的能量平衡约束为:

5.如权利要求1所述的一种基于可行物流匹配机制的大规模换热网络优化设计方法,其特征在于,步骤s3中,所述超结构各级能量平衡约束中,热物...

【专利技术属性】
技术研发人员:申威峰杨路常承林
申请(专利权)人:重庆大学
类型:发明
国别省市:

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