超结构换热器网络综合优化的遗传模拟退火算法 Ⅰ改进的换热器网络通用解方法.pdf

中固T程热物理学会学术会议论文传热传质学’编吁:063228 超结构换热器网络综合优化的遗传/’+马虎根8杨杉杉6陈德珍6 4I:海理T人学热T程f{J『究所,.I-海200093 M济人学热能!j环境T程研究所,f:海200092 +Tel:,:******@ 摘要;换热器嘲络的综合优化方法土要有挟点设计法、数学上见划法和现代优化方法,其中数学规划法矬谨的数学模型主要足MINLP模型。MINI。P模型采用纯数学的方法将挟点改计法的土兕则化为约束条件,使j妊耋用性变广,但也使Je解窄间过人,严霞1}凸,雉以求解。罗行等人提{l;了超结构换热器嘲络的通用解方法,从衙大人减少J:M1NLP模型的约束条件。但是这种通用解方法对计算机的内存要求很高,使得该方法只适用于小规模的换热器网络的计算。奉义将该通用解用j二分级超结构换热网络, 提jJj的算法人人降低丫它对计算机内存的复求。使】e能适用十人舰模的换热器州络计算。关键词:超结构换热器嘲络综合优化MINLP模型 』“泛戍朋丁过科jl:业中的能苗同收系统之中,其结构布置的优劣决定了能量回收系统的年度支出费川,而这直接影响着企业的收益。冈此,换热器网络综合优化问题自提出至今~直是国内外研究的热点。 Linnhofft卜4J丁20世纪70年代提出了换热器网络中的温度挟点问题,并由此发展成蒂名的挟点设计法,解决了许多实际的系统能鹫分析和调优问题。挟点设计法经过20 多年的不断完善和发展,在,l:业上得剑了J“泛的席川,但它在没计过程中在很人程度上仍依赖设计人员的设计经验。Floudas等人1"和Yee等人161提出了J{j数学规划法解决换热器网络的数学模型,即M1NLP模型,但MINLP模型由于解空间太人并且严重1|凸,难以求得全局最优解而朱能在j:程设计中得剑广泛麻朋。Lewin等人17J、魏关锋【8】以及Lin 和Millerl9j分别提出了采用遗传算法,遗传/模拟退火算法和禁忌搜索算法米对换热器网络进行综合优化,井取得了成功。罗行等人110l提出了换热器网络的通}|j解方法,从而人人减少’TMINLP模型的约束条件,但是却增加了对计算机内存的要求,这使得该方法只能川丁计算小规模换热器网络。本文将对超结构换热器网络通j|J解方法进行改进,通过矩阵运算简化该方法,使其降低对计算机内存的要求,从而可J{j以计算较人规模的换热器网络。 【l1】f{,,Roetzel和罗{j:: 1680 i=1 i=2 i-NI 幽1超结构换热器列络小意幽 T(x7)=(I—GV)-IG'T7 T(x”)=VT(x’)=v(i—GV)一j GT’.T’=[G”+GV(I—GV)一1G’IT7 其中,I是单位矩阵,T是流股温度矩阵: .T=It^'l,t'l,如。2,f‘2,?,如.^,,,乞,吖,,“,,l,fM,l,.一,f^,.^,,,】7’(1) (2) (3) (4) 四个匹配矩阵G、G’、G’和G”分别定义如卜.: 内部连接矩阵G:M×M的矩阵,其元素吕,表示从第.,个通道流向第f个通道的热容流率