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研究.pdf

中固T程热物理学会 传热传质学’ 学术会议论文 编吁：063228 超结构换热器网络综合优化的遗传／模拟退火算法 一I．改进的换热器网络通用解方法 温卿云8罗行8’+马虎根8杨杉杉6陈德珍6 4 I：海理T人学热T程f{J『究所，．I-海200093 oM济人学热能!j环境T程研究所，f：海200092 ， 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 1．引言 换热器网络被』“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。 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 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有哪些信誉好的足球投注网站算法米对换热器网 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。 2．超结构换热器网络的数学模型 在文献【l 通川解： 1680 i=1 i=2 i i-NI 幽1超结构换热器列络小意幽 T(x7)=(I—GV)-IGT7 (1) GT’ T(x”)=VT(x’)=v(i—GV)一j (2) ．T’=[G”+GV(I—GV)一1G’IT7 (3) 其中，I是单位矩阵，T是流股温度矩阵： ．T=It^l，tl，如。2，f‘2，…，如．^，，，乞，吖，，“，，l，fM，l，．一，f^，．^，，，】7’ (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 容流率与流过第f个通道的流体的热容流率的比值，蜀，=l孵。，／彬l。 进口连接矩阵G’：’M×N7的矩阵，其元素办表示从第k个入口流向第f个通道的 热容流率与流过第，个通道的流体的热容流率的比值，g名=暇．，／形。 出口连接矩阵G。；Ⅳ”×M的矩阵，其元素g：表示从第f个通道流向第，个出口的 热容流率与流过第，个出口的流体的热容流率的比值，兢=彤．，／彬。。 旁通匹配矩阵G”：N”×N’的矩阵，其元素鲩表示从第七个入口流向第，个出口 的若容流率与通过第，个出口的流体的热弈流率的比值，g磊=哌。，／彬。 式(1)一(3)中的V是M×M的矩阵：