[发明专利]以最大化网络中某点温度为目标的换热网络改造优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及换热网络技术领域，特别涉及一种以最大化网络中某点温度为目标的换热网络改造优化方法。

背景技术

目前，换热网络设计主要有三类方法：夹点分析法、数学规划法、随机优化方法。现有的方法有如下缺点：

夹点分析法对于大规模实际问题使用起来比较困难。数学规划方法容易陷入局域最优解。随机优化方法一般采用遗传算法或者模拟退火算法，如果想要得到较好的结果，可能需要运行多次，需要较长的求解时间。此外，现有的方法一般以最小操作费用或者最小总费用（操作费用+设备费用）为优化目标。

因此，如何将现有技术问题加以解决，而提供一种新的高效准确的换热网络优化设计方法，即为本领域技术人员的研究方向所在。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供一种以最大化网络中某点温度为目标的换热网络改造优化方法，其是用于换热网络的改造优化，从最大化换热终温的角度来处理换热网络的改造优化，得到高性能的换热网络。

为了达到上述目的，本发明提供一种以最大化网络中某些点温度为目标的换热网络改造优化方法，其包括以下步骤：

步骤S1：建立换热网络的初始非线性规划模型；

步骤S2：求解非线性规划模型优化网络；

步骤S3：判断是否达到退出条件：如果总添加面积达到限制或者连续两次非线性规划优化目标函数值没有改进，即达到退出条件，结束；

步骤S4：选择增大面积对目标函数值改进最大的换热器HX；

步骤S5：修改非线性规划模型中换热器HX面积变量的上界，返回步骤S2。

其中，在步骤S1中，非线性规划模型是以换热器的面积和分流器的分流率为优化变量，设置初始的换热器面积范围；目标函数值为最大化网络中某些点的温度，最大化某些温度点温度max∑_s，n W(s,n)T(s,n)，其中s代表流股，n代表流股上的温度点，(s,n)代表换热网络的某个温度点，T(s,n)代表该点的温度，W(s,n)代表该点的权重。

其中，在步骤S4中，是选择增大面积对目标函数值改进最大的换热器HX。

其中，在步骤S5中，是修改非线性规划模型中步骤S4选择的换热器HX的面积变量上界，增大5%或增大一固定值。

与现有技术相比，本发明可以有效提高换热网络的换热终温，提升换热网络的性能，实现节能降耗，提高经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种以最大化网络中某点温度为目标的换热网络改造优化方法流程图；

图2为本发明一种以最大化网络中某点温度为目标的换热网络改造优化方法现有网络结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明一种以最大化网络中某点温度为目标的换热网络改造优化方法流程图。本发明的方法包括以下步骤：

步骤S1：建立换热网络的初始非线性规划（NLP）模型，其是以换热器的面积和分流器的分流率为优化变量，设置初始的换热器面积范围。

步骤S2：求解非线性规划模型优化网络；此部分通过专用求解器进行，为现有技术，在此不详细描述。

步骤S3：判断是否达到退出条件：如果总添加面积达到限制或者连续两次非线性规划优化目标函数值没有改进，即达到退出条件，结束；

步骤S4：选择增大面积对目标函数值改进最大的换热器HX；

步骤S5：修改非线性规划模型中步骤S4选择的换热器HX面积的上界，增大5%或者增大一固定值，返回步骤S2。

其中，在步骤S1中，是以换热器的面积和分流器的分流率为优化变量，设置初始的换热器面积范围。其中：初始上界为当前面积的110%。