导读:本文包含了换热器网络综合论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:换热器,柔性,网络,换热,管壳,污垢,生长。
换热器网络综合论文文献综述
顾偲雯[1]（2019）在《柔性换热器网络综合与先进控制集成研究》一文中研究指出运用过程系统工程方法论,进行换热器网络综合是提高系统能量利用、实现节能减排的关键技术手段。但在扰动和过程不确定性下确保换热器网络安全、可靠操作的工业需求为传统换热器网络综合方法提出诸多挑战。一方面,现有的可操作性换热器网络综合研究普遍分裂了柔性和可控性需求,且局限于稳态过程,使得设计结果严重受制于时变扰动。另一方面,未充分耦合柔性综合和控制,导致换热器网络结构和换热面积冗余以及控制难度增加。为此,本文开展柔性和可控性换热器网络同步综合研究,考察时变扰动对换热器网络动态行为的影响,提出动态柔性综合方法以及双层控制结构设计方法,并以此为基础重点开展动态柔性换热器网络综合与先进控制同步集成方法研究。本论文主要研究内容及成果如下:(1)针对换热器网络在实际操作过程中经济性和可操作性受到制约的问题,本文通过优化旁路的初始开度和位置来充分考虑柔性和可控性间相互影响,提出柔性和可控性换热器网络同步综合方法。基于无分流分级换热器网络超结构建立启发式规则辨识扰动传播,并将其量化以实现旁路初始开度的优化;定量分析旁路开度对流股出口温度的影响,实现旁路位置的优化。据此进一步建立以年度总费用最小为目标函数的混合整数非线性规划模型,求解得到含有最优旁路开度和位置的换热器网络。本方法围绕上述旁路两要素,在随机扰动下确保换热器网络柔性、可控性以及优越的经济性能,为动态柔性换热器网络综合研究、基于控制结构的可控性换热器网络研究打下坚实的基础。(2)鉴于过度设计柔性换热器网络造成的结构和换热面积冗余,以及未考虑时变扰动和换热器网络动态特性导致无法确保整段操作时间内操作可行性和优化性能,提出动态柔性换热器网络综合方法。本文松弛原本固定的流股出口温度,使换热器网络容纳的扰动变化范围处于动态可行域内,而非局限于其边界,实现换热器网络结构和容纳多扰动能力的协调优化。本方法耦合动态柔性分析与换热器网络结构综合,在多扰动场景下辨识换热器网络的动态柔性瓶颈以明确其广义临界操作点;在此基础上建立滚动优化策略,处理依赖于离散时刻的换热器网络结构综合问题。本方法围绕松弛的流股出口温度,权衡换热器网络经济性与动态柔性,为过程综合与控制集成方法开辟新思路。(3)基于操纵变量配对与控制回路对换热器网络可控性的协同作用,本文以旁路为对象,提出双层控制结构设计方法。对于给定的换热器网络,通过衡算扰动引起的换热器热交换量变化同步完成旁路的活性辨识和配对,设计得到外层控制结构;而后通过改进控制回路间相互作用的量化方式来直接确定内层控制结构,并采用活性旁路实现双层控制结构设计。本方法围绕热交换量变化的衡算,揭示操纵变量辨识和配对的内在规律,为换热器网络高效分配充足的被控操作空间,同时通过改进的量化方式避免多解问题,使得各控制回路相对独立,有效地改善换热器网络的可控性,从而指导高效、可实施的换热器网络控制系统开发。(4)由于未深入挖掘换热器网络的动态柔性综合与控制间相互依赖关系,且过度依赖于复杂的控制器,造成结构和换热面积冗余以及控制难度增加。为有效地实现换热器网络结构、动态柔性以及控制性能间协调优化,本文建立动态柔性换热器网络综合和先进控制同步集成方法。本文方法充分考虑流股出口温度的变化范围,并将连续操作时间分割成若干个离散时刻,逐一进行动态柔性换热器网络综合,在此基础上引入离散模型预测控制器来调节流股出口温度并优化动态柔性综合中关键变量。本方法揭示动态柔性换热器网络综合与先进控制间交互作用机制,打破常规集成方法的局限性,提出过程综合与控制集成的新思路,对实际过程具有一定的指导意义。(5)本文最后采用所提方法对某乙烯生产装置中的大规模换热器网络进行动态柔性综合与先进控制同步集成。通过经济性分析和动态仿真,所得换热器网络具备容纳多扰动能力、优越的经济性能以及控制性能,证明本文方法的可行性,并能够确保企业利润及安全生产,符合石化等大型企业的未来发展需求。(本文来源于《大连理工大学》期刊2019-06-01）
白一媛,刘琳琳,顾偲雯,都健[2]（2018）在《考虑污垢生长的柔性换热器网络综合》一文中研究指出污垢生长会对换热器网络的传热性能产生不利影响。研究基于限制换热器网络柔性的临界操作点,提出同时考虑流股入口温度和热容流率波动以及各流股污垢生长的柔性换热器网络综合方法。首先,提出柔性分析方法,采用搜索矩阵法和并行模拟退火算法,能够有效计算柔性指数且准确识别临界操作点。其次,建立混合整数非线性规划模型,获取在全周期内满足柔性需求且年度总费用最小的换热器网络结构。结果表明,所得网络在全周期内的柔性指数F均大于1,验证了该方法的有效性。(本文来源于《高校化学工程学报》期刊2018年04期）
白一媛[3]（2018）在《考虑污垢生长的柔性换热器网络综合》一文中研究指出柔性换热器网络能够抵御操作条件在一定范围内的波动,对工业的稳定生产有着重要意义。近30年来,研究者围绕传统不确定性参数波动,如流股温度、热容流率等,对柔性换热器网络综合的影响展开了大量的研究。然而实际生产中,污垢在换热器表面逐渐沉积是一个不可忽略的问题,不仅会导致总传热系数持续降低,并且会使流股的出口温度偏离既定目标。因此,应同时考虑传统不确定性参数波动和污垢生长对柔性换热器网络综合的影响。本论文主要内容分为以下几个方面:(1)为了考察污垢生长对最优换热器网络综合的影响,采用离散污垢生长的方式,分别考察各离散时间间隔内的传统不确定性参数波动和污垢生长是否对换热器网络匹配产生影响。为识别各离散时间间隔内的临界操作点,提出了一种能同时考虑传统不确定性参数波动和污垢生长的的柔性分析方法,将传统不确定性参数的影响反映在可行性温差约束和最小传热温差约束中,而将污垢生长的影响反映在换热面积约束中。基于临界操作点,提出了一种柔性换热器网络综合方法,并建立混合整数非线性规划模型,针对初始换热器网络结构(标况条件下)进行优化,通过增加初始换热设备面积或新增换热设备的方式改善柔性程度,保证生产周期内所有操作点的可行性。对于不同离散时间间隔,依次重复柔性分析和柔性综合过程,最终获取满足柔性需求的换热器网络结构。(2)为了搜索全局范围内的临界操作点,将连续时间变量引入到柔性分析方法中。计算过程分为两个层次:内层考虑传统不确定性参数波动的影响;外层考虑流股污垢随时间生长的影响。同时改进柔性换热器网络综合数学模型,最终获取的换热器网络结构能够满足全周期内的柔性需求。(3)为了减缓污垢生长对换热器网络柔性的影响并降低换热面积冗余程度,考虑采用周期性清洗的方式,进一步对换热面积和清洗时序进行同步优化。优化目标包含两部分:(1)保证每个清洗循环周期内的最小柔性指数F_(min)=1;(2)年度总费用最小。(本文来源于《大连理工大学》期刊2018-05-17）
肖武,史朝霞,姜晓滨,李祥村,吴雪梅[4]（2018）在《考虑管壳式换热器传热强化的换热网络综合研究进展》一文中研究指出换热器传热强化在换热网络中的应用可以解决现有换热网络改造中的瓶颈问题,在热回收系统配置没有过多结构改造的条件下,可以达到明显的节能及降低成本的目的;同时,在换热网络设计中,换热器传热强化技术的应用可以降低设备投资,实现更好的经济效果。本文首先通过文献检索数据说明了在换热网络改造和设计中考虑传热强化技术的研究在近5年得到了研究者的关注。然后概述了管壳式换热器传热强化的基本原理及主要方式,分析了传热强化技术的应用对换热器传热性能的影响,系统总结了管壳式换热器传热强化技术的分类和强化效果。进一步从设计和改造两个方面,对换热网络优化中考虑管壳式换热器传热强化的应用研究进行了综述,展示了传热强化对换热网络设计和改造的效果和优势。最后对下一步的研究进行了展望,指出可进一步探究换热器传热强化设备几何尺寸和换热网络同步优化、传热强化和换热器详细设计同步优化等。(本文来源于《化工进展》期刊2018年04期）
赵博实,孙琳,罗雄麟[5]（2016）在《换热器详细设计与换热网络综合同步优化方法研究》一文中研究指出回顾了多管程换热器构成的换热网络的最优综合方法与换热器详细设计的研究进展。研究者们采用多种不同算法对换热器进行详细设计,这些算法解决了对于单台换热器在给定热负荷的情况下,以总费用最小为目标的优化设计问题。但这些方法都是对单个换热器进行优化计算,并未考虑到换热器详细设计结果对换热网络节能降耗的影响。换热器详细设计结果将影响换热网络的能量交换与经济性。有研究者基于换热网络最优综合对换热器进行详细设计,同步优化换热网络和单台换热器的设计,但这些方法不涉及换热网络中各个换热器的详细设计与传热系数、换热压降等因素的相互影响,难以保证换热网络总费用最小。在此基础上,提出一种多程换热网络综合与换热器详细设计的同步优化设计方法。本文以换热面积、传热系数为优化变量,压降为约束条件,兼顾每台换热器详细设计,总费用最小为目标进行最优综合。示例分析证明了本文方法的有效性。(本文来源于《计算机与应用化学》期刊2016年12期）
王开锋[6]（2016）在《管壳式换热器设计和换热网络综合同步优化》一文中研究指出换热网络综合是过程系统工程的一个重要的研究领域,对于企业的节能降耗、降低成本具有重大意义,在之前的几十年中,换热网络综合方法已经取得了较大的发展。然而,一方面,为了问题简化所做的假设,如流股传热系数为经验常数,忽略换热器的污垢热阻,不考虑由于换热器压降引起的泵的操作费用等,导致换热网络综合的结果偏离最优化设计,难以直接应用于实际生产过程。另一方面,由于问题的复杂性和耦合性,实际生产中换热网络综合和换热器详细设计是分步进行,这割裂了换热网络系统与各个换热器子系统之间的关系,难以实现整体优化。因此,本论文提出同步优化策略,引入换热器面积和总传热系数作为关联参数,建立管壳式换热器详细设计和换热网络综合同步优化数学模型,并利用遗传／模拟退火算法(GA/SA)进行求解,实现换热器设计尺寸和换热网络结构参数的整体权衡优化。依据Bell-Delaware法对壳程流体进行压降和传热的计算,选择管子内径、外径、管长等作为主要设计变量,以换热器的年总费用最低为目标函数,建立了管壳式换热器优化设计数学模型,并利用GA/SA算法求解。通过文献中算例的对比,表明算法能较好的权衡换热器的换热面积费用和泵的操作费用搜索到全局最优解,获得总费用较低时的换热器几何结构参数。针对一个实际工程项目,考虑换热器设计裕度要求,增加相关的约束条件,通过提出的模型及算法进行换热器优化设计,程序对压降和传热的计算与商业化换热器设计软件HTRI的预测值较为接近,说明所设计的换热器具有较高的可行性,同时也克服了HTRI设计过程中无法保证经济性最优的不足。提出了一个换热网络综合和冷、热工艺流股间无相变换热器设计同步优化的数学模型。利用换热网络的分级超结构将每个换热匹配的热负荷和热容流率与换热器的主要几何结构约束联立起来,并基于GA/SA算法使换热网络的年总费用最低,其中包含换热器的设备费用、泵的操作费用以及公用工程费用。以换热器的面积和总传热系数为换热网络综合和换热器设计的耦合关联参数,提出一种循环嵌套求解同步优化模型的策略。在有分流的分级超结构中对换热器采取串联和并联的处理方式,考虑分支流股对主干流股压降的影响。通过文献中的两个算例分析,换热网络年总费用分别节约了0.06%、0.01%和71.15%、6.06%,说明了所提出的模型和算法的有效性。提出了一个换热网络综合和有相变公用工程换热器设计同步优化数学模型。利用Nusselt方程、Kern法以及Bell-Delaware法计算发生相变换热器的传热系数和压降,取消了换热网络综合过程中所有传热系数为常数的假设,结合改进的换热网络非等温混合分级超结构模型,以换热网络年总费用最低为目标函数,构建了同步优化模型。考虑了工艺流股和公用工程流股流经辅助加热器和冷却器压降引起的操作费用,较为详细的预测工艺流股流经换热网络匹配换热之后压力的变化。针对文献中的一个算例进行分析,通过对换热网络及其中的冷热流股间换热器、辅助加热器、冷却器进行同步优化设计,使换热网络年度总费用降低了20.2%,同时得到了详细的工艺流股间换热器和公用工程换热器的设计参数。(本文来源于《大连理工大学》期刊2016-06-01）
李永强[7]（2015）在《多流股换热器设计及网络优化同步综合》一文中研究指出近年来,多流股换热器以其结构紧凑、高效低耗等特点,成为过程强化研究的热门课题。然而,尽管它早已广泛应用于低温工业领域,但有关其设备及网络的研究仍然较少,且现有研究工作也并未完善。基于该现状,以多流股换热器为对象,展开设备设计与网络优化同步综合工作。首先,以其独特换热形式为着手点,建立多流股同步换热热耦合模型,并通过流股能量匹配,揭示其换热原理,以及它与常规双流股换热的拓扑关系。同时,引入状态空间(State Space, SS)超级结构,并将多流股换热器热耦合模型作为过程操作算子,纳入到过程操作(Process Operator, PO)网络中,从而建立多流股换热器网络综合方法。其次,考虑到多流股换热器工业应用背景,将环境因素与保温材料项纳入到多流股换热器设备设计中。通过系统预分析,提出平板式模型假设,构建多流股换热器集总模型；并结合SS超级网络,构造出得以量化环境影响与保温材料封包效果的系统预分析框架。接着,从流股层面对多流股换热器模型进行改进,详细量化环境因素对过程流股的影响,及保温材料封包效应,摆脱集总模型的笼统计算。提出多流股换热器流道分布规则,从而得到更为详细合理的设备设计策略,并将其作为新的过程操作算子。同时,改进SS超级结构,对过程单元有序编号,去除循环回路冗余连接,将此无序网络改造成更适用于换热问题的有序超级结构,进而建立起环境作用下的多流股换热器设备设计与网络优化同步综合框架。最后,对等温相变过程进行分析,以相变率及绝对焓替代温度,提出识别过程流股状态的新判据。通过适当数学约束,建立起对等温相变处理的新方法,并结合改进的有序超级结构,提出包含等温相变过程的多流股换热器设计与网络综合策略。此外,在模型求解策略上,以连续变量替代二元变量,通过互补性约束等处理手段,将混合整数非线性规划转化为单纯的非线性问题,避免混合整数与强非线性的复杂耦合,有效降低模型复杂度以及求解难度。同时,使用目前最为完善的确定性算法CONOPT,作为非线性问题的模型求解器,结合随机扰动赋初值和多次迭代反复求解的策略,经局部最优解筛选,捕捉全局最优网络。最终,通过实际算例对所提设计策略与综合方法可行性与优越性进行验证。(本文来源于《大连理工大学》期刊2015-05-01）
王开锋,肖武,吴敏,贺高红[8]（2015）在《考虑换热器详细设计的换热网络综合的研究进展》一文中研究指出随着对工业生产成本控制要求的不断提高,换热网络优化的深入研究已经引起了越来越多研究人员的重视。在换热网络综合过程中考虑换热器的详细设计是换热网络综合细化深入研究的一个重要方面,可以降低换热网络的年度总费用,并且提高换热网络综合结果的实际可行性。本文通过文献中的算例结果分析,考虑换热器详细设计的换热网络综合的总费用明显低于不考虑换热器详细设计的总费用,阐述了换热网络综合中考虑换热器详细设计的必要性,强调了换热器的详细设计对换热网络综合的影响。文献中考虑换热器详细设计进行换热网络综合时主要采用了夹点分析法和数学规划法,夹点分析法综合换热网络虽然使包含换热器设计的换热网络结构变得简化易于求解,但是无法保证结果是最优解,而数学规划法综合换热网络能有效的考虑换热器详细设计对换热网络综合的影响,但是考虑换热器详细设计也大大增加了模型的复杂性,本文对此进行了对比和评述,同时认为深入研究换热网络细化设计研究并利用快速而高效的算法搜索全局最优解是未来研究方向。(本文来源于《计算机与应用化学》期刊2015年04期）
Osman,Abuhalima,张隽,孙琳,罗雄麟[9]（2015）在《换热网络综合中管壳式换热器设计研究进展》一文中研究指出管壳式换热器应用广泛尤其是对其设计的研究,回顾了近年来单台管壳式换热器的工艺设计方法,并指出这些方法难以兼顾换热网络的节能降耗。许多研究者,在换热网络最优综合的同时提出了多种面积裕量优化设计方法,虽然考虑了换热网络中各换热器换热面积的优化,但并未考虑换热器的选型与详细设计。近年来,也有研究者基于换热网络综合进行管壳式换热器的详细设计研究,同步优化换热网络和单台换热器的设计,但这些方法均是在给定的工况条件下进行设计,考虑到实际生产中工况条件经常发生变化,单台换热器的设计均采用超余设计难以保证总费用最小。最后,在此基础上,提出一种从灵敏度分析的角度出发以总费用最小为目标基于换热网络综合的管壳式换热器详细设计思路。(本文来源于《计算机与应用化学》期刊2015年01期）
李继龙[10]（2014）在《大规模柔性换热器网络综合的研究》一文中研究指出换热器网络(HEN)在化工过程系统的用能中占有举足轻重的地位,其综合与优化一直是化工过程系统工程学研究的热点与重点内容之一。本文针对当前换热器网络综合方法中所存在的计算复杂、实用性差、适应性不佳等问题展开了大规模柔性换热器网络综合的研究,主要研究内容及成果如下：(1)提出了确定性条件下大规模多流股换热器网络综合方法,该方法基于虚拟温焓图得到初始网络,在此基础上提出了用于子网络划分及对划分方式优化的合并向量。对于子网络的综合,本文分别给出了改进的超结构法以及启发式策略,该启发式策略可同时适用于双流股换热器及多流股换热器,并可通过公共流股的分支系数对子网络进一步优化。本方法兼顾优化质量与求解效率,可高效求解大规模换热器网络综合问题,作为柔性换热器网络综合的基础。(2)在应用柔性指数的换热器网络柔性分析方法中,提出了以方向矩阵表示不确定参数波动方向,进而搜索出限制过程柔性的临界点所在方向；其中柔性指数为一个衡量过程结构柔性大小的指标。对于凸及非凸可行域问题,文中分别以搜索矩阵法及并行模拟退火算法搜索临界方向,后者亦适用于凸问题。该方法不仅能快速求解柔性指数,而且能直观地给出临界点位置,可用于指导柔性换热器网络综合中对网络结构的改造。(3)提出一种柔性换热器网络综合的分步方法,依次进行网络结构综合及换热器面积优化。结构综合中,基于拓扑并集法提出了一种迭代策略,以此找出满足柔性要求的网络结构,作为面积优化的基础；文中根据换热器面积对网络柔性及总费用的影响规律提出了一个用于换热器面积优化的迭代公式,该迭代式求解效率高、鲁棒性强。同时,由于本方法不含多周期假设,而以柔性检测确保换热器网络柔性满足要求,故可广泛适用于凸及非凸可行域的柔性换热器网络综合问题。(4)本文详细研究了模拟退火算法、遗传算法及模拟退火遗传混合算法,针对换热器网络的优化问题给出了适宜的算法参数选取及操作设计方案；并改进了遗传算法中交叉的个体选取方式,在根据交叉概率随机交叉的基础上,选取一定比例的基因差异较大者、适应值较高者进行交叉,该策略显着提升了计算效率。(5)本文最后综合运用所提方法对某乙烯生产装置中的大规模换热器网络进行了柔性综合,所得换热器网络的年度化总费用有大幅度降低,且具有充分的抗扰动能力,证明了本文方法是可行的并能够用于指导实际工程问题。(本文来源于《大连理工大学》期刊2014-08-01）
换热器网络综合论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
污垢生长会对换热器网络的传热性能产生不利影响。研究基于限制换热器网络柔性的临界操作点,提出同时考虑流股入口温度和热容流率波动以及各流股污垢生长的柔性换热器网络综合方法。首先,提出柔性分析方法,采用搜索矩阵法和并行模拟退火算法,能够有效计算柔性指数且准确识别临界操作点。其次,建立混合整数非线性规划模型,获取在全周期内满足柔性需求且年度总费用最小的换热器网络结构。结果表明,所得网络在全周期内的柔性指数F均大于1,验证了该方法的有效性。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
换热器网络综合论文参考文献
[1].顾偲雯.柔性换热器网络综合与先进控制集成研究[D].大连理工大学.2019
[2].白一媛,刘琳琳,顾偲雯,都健.考虑污垢生长的柔性换热器网络综合[J].高校化学工程学报.2018
[3].白一媛.考虑污垢生长的柔性换热器网络综合[D].大连理工大学.2018
[4].肖武,史朝霞,姜晓滨,李祥村,吴雪梅.考虑管壳式换热器传热强化的换热网络综合研究进展[J].化工进展.2018
[5].赵博实,孙琳,罗雄麟.换热器详细设计与换热网络综合同步优化方法研究[J].计算机与应用化学.2016
[6].王开锋.管壳式换热器设计和换热网络综合同步优化[D].大连理工大学.2016
[7].李永强.多流股换热器设计及网络优化同步综合[D].大连理工大学.2015
[8].王开锋,肖武,吴敏,贺高红.考虑换热器详细设计的换热网络综合的研究进展[J].计算机与应用化学.2015
[9].Osman,Abuhalima,张隽,孙琳,罗雄麟.换热网络综合中管壳式换热器设计研究进展[J].计算机与应用化学.2015
[10].李继龙.大规模柔性换热器网络综合的研究[D].大连理工大学.2014
论文知识图
