换热单元协进化的微分进化算法优化换热网络的性能.pdf

石油化
474
PETROCHEMICAL TECHNOLOGY
2(016年第45卷第4期
DOl:10.3969/issn.1000-81442016.04.016
换热单元协进化的微分进化算法
优化换热网络的性能
陈上,崔国民,张春伟,段欢欢
上海理工大学新能源科学与工程研究所,上海200093)
摘要]采用微分进化算法应用于换热?络综合时,针对换热?络分级超结构模型中的整型变量即换热器有无问题,提出两
种换热器协进化策略,分別利用差分进化原理与最小换热潜能约東实现换热単元协进化生成与消去,结合微分进化算法搜索
合理的换热单元匹配。通过两个经典算例分析证明了算法的有效性,寻找到了更加符合实际生产的换热网络结构,优化结果
较文献的年综合投资费用更低,用于工业生产过程中,可以稳定有效地节约成本。
关键词]换热网络综合:换热器协进化;微分进化算法
文章编号」1000-8144(2016)04-0474-07
中图分类号」K124
L文献标志码」A
Optimization of heat exchanger network b
cooperative differential evolution algorithm of heat exchange unit
Chen Shang, Cui (uomin, Zhang Chuwei, Duan Huanhuan
(Rcscarch Institute of New Encrgy Scicncc and Technology, University of Shanghai for Scicnce and Techology
Shanghai 200093, China
L Abstract J The differential evolution algorithm was applied to heat exchanger network synthesis
Aimcd at the cxisting intcgcr variable problcms in the super structurc modcl, two strategics for the
heat exchanger cooperation evolution were proposed, using the differential evolution principle and
thc minimal hcat load constraint for thc cncration and climination of the coopcration cvolution o
heat exchange units in order to find reasonable heat exchange unit matching by the combination o
he differential evolution algorithm. The effectiveness of the algorithm was demonstrated through two
classic cxamples and the hcat cxchangcr nctworks in linc with actual production wcre found. Thc total
annual cost after the optimization was lower than those in literatures
I Keywords] heat exchanger network synthesis; heat exchanger self-adaption; diferential evolution
algorithn
换热网络是化工过程中一个关键的子系统
的设计结果。Yee等以将投资费用和运行费用结合
其优化方法主要分为热力学方法和数学规划方法。在一起同时优化,并提出级的概念建立换热网络
以容点技术法为代表的热力学优化方法广泛应成用 Grossmann]分级超结构模型,使得数学规划法也被
于过程系统的综合及优化,虽然窄点法是一种分步应用于换热网络优化问题上。数学规划法的优点是
优化方法,但其具有极强的可操作性,在热力学理可以由计算机完成匹配及自动搜索,换热网络综
论指导下的优化方法更容易得到适合于工业应用合优化中通常采用确定性方法来处理连续变量
「收稿日期12015-10-23;「修改稿日期12015-12-19。
作者简介」陈上(1991-),男,湖北省仙桃市人,硕士生、电邮 chishang926a163.cm。联系人:崔国民、电话021-53271460,电邮
cg1226o16.3.com
「基金项目]同家自然科学基金资项目(5117125):沪江基金研究基地专项(D14001)