基于階段式超級結構的換熱網(wǎng)絡和水熱網(wǎng)絡集成優(yōu)化研究.pdf

1、水和能量是過程工業(yè)中非常重要的兩種資源?；瘜W工業(yè)中因為工藝的要求，物料需要不斷地調整溫度，需要消耗大量的水資源和能源，同時廢水、廢熱的排放還帶來了日益嚴重的環(huán)境問題。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，近年來越來越多的科研工作者針對化工過程中的換熱網(wǎng)絡設計優(yōu)化和水熱網(wǎng)絡集成優(yōu)化方法進行了大量研究。在目前的數(shù)學法研究工作中存在的一個客觀問題是，相應模型與實際情況越吻合，模型求解就越困難。

2、
　　本文首先進行的是換熱網(wǎng)絡優(yōu)化研究。通過將一般換熱網(wǎng)絡化數(shù)學模型中用來表征一個換熱器是否存在的離散變量用換熱量相關的非線性表達式替換，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。在此基礎上，實現(xiàn)了一個同時考慮流股非等溫混合以及流股熱容流率隨溫度變化的復雜換熱網(wǎng)絡優(yōu)化模型，給出了模型中所有變量的邊界條件。選用一個經(jīng)典的10流股（5條熱流股，5條冷流股）換熱網(wǎng)絡合成優(yōu)化案例，來驗證本研究工作

3、所提出的換熱網(wǎng)絡數(shù)學模型的準確性。案例求解結果表明，同時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)絡優(yōu)化模型能夠得到與文獻相比年總費用更少、網(wǎng)絡參數(shù)更準確的換熱網(wǎng)絡結構。
　　之后，本文針對水熱網(wǎng)絡集成優(yōu)化進行了研究。提出了一個新的階段式水熱網(wǎng)絡集成優(yōu)化的超級結構，該結構實現(xiàn)了用水單元體系之外的流股參與進熱量集成，擴展了一般水熱網(wǎng)絡集成優(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壗Y構，構建的水熱網(wǎng)絡