基于遗传算法的复杂多效蒸发系统节能技术研究

【摘要】：为了更充分合理地利用能量以及深入研究多效蒸发过程的规律和影响因素,采用引出额外蒸汽预热原料液、冷凝水闪蒸、溶液闪蒸等节能措施,考虑蒸发过程及溶液闪蒸过程有固相析出的情况,首次建立了复杂错流、平流多效蒸发系统常规设计的通用数学模型。该模型的通用性体现在利用矩阵方程具有结构清晰和高度模块化的特点,将复杂错流、平流多效蒸发系统的物料衡算、热量衡算方程组成矩阵方程的形式,只要保留或舍弃矩阵方程中的相关块矩阵,模型就能代表有或无固相析出、有或无引出额外蒸汽预热原料液、有或无冷凝水闪蒸、有或无溶液闪蒸以及不同情况任意组合的错流、平流多效蒸发过程;该模型还可以用于计算不同效数的多效蒸发过程;同理,复杂错流多效蒸发模型亦可简化为上述各种情况组合成的并流或逆流多效蒸发模型。对有固相析出的多效蒸发过程,利用新型的智能拟合法,将固液相平衡实验数据拟合成相平衡方程,使该过程首次实现编程用计算机求解。用迭代法结合矩阵法求解系统的物料衡算及热量衡算矩阵方程、固液相平衡方程、汽液相平衡方程和传热速率方程,可以得到复杂错流、平流多效蒸发系统常规设计的各种参数。 为了达到最佳的节能效果,在复杂错流、平流多效蒸发系统常规设计通用数学模型的基础上建立了系统优化设计的数学模型。优化设计数学模型以整个蒸发系统(包括多效蒸发和多级预热两个序贯系统)的年总费用(包括系统年操作费用和设备年折旧费用)最小为优化目标,以生蒸汽温度T0、冷凝器中二次蒸汽温度Tk、各效蒸发器有效传热温度差Δti及各级预热器溶液出口温度tpj为决策变量。由于目标函数是多变量、高度非线性的复杂函数,既有等式约束又有不等式约束(包括显式约束和隐式约束),其求解过程相当困难且未见适合该模型求解的算法报道,故研究并提出了求解该模型的一种新算法——遗传算法结合拉格朗日乘子法、迭代法和矩阵法。将目标函数求解过程分成内、外两层,外层的决策变量为T0、Tk、tpj,用具有全局优化和快速寻优能力的遗传算法搜索寻优;内层的决策变量Δti用可以处理等式约束条件的拉格朗日乘子法求解;迭代法和矩阵法用于求解除决策变量以外的设计参数;算法用可视化语言Visual Basic 6.0 编程实现。 研究结果表明,复杂多效蒸发系统常规及优化设计的数学模型具有很强的通用性,求解模型的新算法稳定且高效;同时采用各种节能措施且对T_0、T_k、t_(pj)、Δti进行优化的系统节能效果最显著,对有固相析出的复杂错流、平流四效蒸发系统在上述情况下的优化设计比没有节能措施的常规设计可分别节省年总费用36.44%和40.76%;用可视化语言Visual Basic 6.0 编制的多效蒸发设计软件,功能强大、界面友好、使用方便,可用于多种流程、不同情况组合的多效蒸发系统常规及优化设计计算。 【关键词】：多效蒸发 数学模型 矩阵法 遗传算法 优化设计
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TQ083
【目录】：

• 第一章 引言10-17
• 1.1 学术背景及意义10-11
• 1.2 文献综述11-15
• 1.2.1 简单多效蒸发系统常规设计的研究11
• 1.2.2 无节能措施的多效蒸发系统的研究11-12
• 1.2.3 考虑各种节能措施的多效蒸发系统的研究12-14
• 1.2.4 有固相析出的多效蒸发系统的研究14
• 1.2.5 平流多效蒸发系统研究14-15
• 1.3 本课题的来源、研究的目的和主要研究内容15-17
• 1.3.1 本课题的来源15
• 1.3.2 本课题的研究目的和主要研究内容15-17
• 第二章 复杂多效蒸发系统常规设计数学模型与算法17-57
• 2.1 常规设计数学模型17-32
• 2.1.1 先并流后逆流的错流多效蒸发系统17-21
• 2.1.2 先逆流后并流的错流多效蒸发系统21-24
• 2.1.3 平流多效蒸发系统24-28
• 2.1.4 冷凝水闪蒸器衡算28
• 2.1.5 各效蒸发器传热面积的计算28-29
• 2.1.6 各级预热器传热面积的计算29
• 2.1.7 系统汽液相平衡关系29-31
• 2.1.8 系统固液相平衡关系31-32
• 2.2 常规设计数学模型求解32-57
• 2.2.1 系统物料衡算和热量衡算的方程组33-54
• 2.2.2 迭代法结合矩阵法求解常规设计模型54-57
• 第三章 复杂多效蒸发系统优化设计的数学模型与算法57-78
• 3.1 目标函数57-60
• 3.1.1 年生蒸汽费用J_157-58
• 3.1.2 蒸发器年折旧维修费用J_258
• 3.1.3 冷凝水闪蒸器年折旧维修费用J_358
• 3.1.4 溶液闪蒸器年折旧维修费用J_458-59
• 3.1.5 真空系统费用J_559
• 3.1.6 预热系统费用J_659-60
• 3.2 目标函数的求解60-68
• 3.2.1 系统决策变量分析60-63
• 3.2.2 预热系统决策变量及约束条件的转换63-66
• 3.2.3 遗传算法结合拉格朗日乘子法66-68
• 3.3 遗传算法理论68-72
• 3.3.1 编码69-70
• 3.3.2 适应度函数70
• 3.3.3 选择操作70
• 3.3.4 交叉运算70
• 3.3.5 变异运算70-71
• 3.3.6 主要参数的选择71
• 3.3.7 遗传算法的特点71-72
• 3.4 遗传算法的具体求解过程72-73
• 3.4.1 编码72
• 3.4.2 种群初始化及规模72
• 3.4.3 适应度的计算72
• 3.4.4 选择概率分配及轮盘赌选择法72-73
• 3.4.5 交叉73
• 3.4.6 变异73
• 3.4.7 算法步骤73
• 3.5 多效蒸发优化设计程序流程73-77
• 3.6 多效蒸发系统最佳效数77-78
• 第四章 多效蒸发系统优化设计软件78-83
• 4.1 软件的算法及开发工具78-79
• 4.1.1 软件的算法78
• 4.1.2 用 Visual Basic 6.0 语言开发软件78-79
• 4.2 软件主要功能79-80
• 4.3 软件主要窗体及菜单命令80-83
• 第五章 算例与结果分析83-95
• 5.1 错流多效蒸发系统83-87
• 5.1.1 常规设计83-85
• 5.1.2 优化设计85-87
• 5.2 平流多效蒸发系统87-92
• 5.2.1 常规设计87-89
• 5.2.2 优化设计89-92
• 5.3 多效蒸发系统最佳效数92-95
• 结论95-97
• 展望97-98
• 参考文献98-101
• 致谢101-102
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文102

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于（火用）分析的氧化铝双流法溶出过程的智能优化研究    刘振国

多元非线性多项式智能拟合法及其应用研究    王勇,阮奇

确定多效蒸发最佳效数的捷径    A．A．多兰德,张立奎

基于混沌遗传算法的配电网无功补偿优化    邓建斌;叶洪江;

基于遗传算法优化的模糊PID控制研究及其仿真    乔志杰;程翠翠;

基于自适应遗传算法的离散化方法    徐文婷;李承鹏;

遗传神经网络在平整轧制力预报中的应用    安振刚,李谋渭,尹显东,于宁,唐伟

平衡决策树分类精度与规则简易性研究    华文立;胡学刚;

螺杆式压缩机在20万吨/年焦炉气制甲醇工程中的应用    吴双月;

基于智能拟合法的气液相平衡预测    苏宁子;阮奇;严佐毅;

卷烟制丝工艺混合能力的评价    孔俊;胡立中;王毅;

生长模型McDill-Amateis的遗传算法拟合研究    马友平;

基于人工鱼群算法的投影寻踪评价方法研究    陆克芬;方崇;张春乐;

基于遗传禁忌混合搜索算法的设备布局研究    齐继阳;竺长安;曾议;

遗传算法在智能天线扇区波束赋形及阵元失效补偿中的应用    丁婷;崔红涛;

基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置    程远林;李茂军;

基于GA优化的个人信用评估SVM模型    姜明辉;袁绪川;

最大化网络广告收入的投放决策    张志华;王莉;刘洪;

基于混合遗传算法的热传导系统最优控制问题求解    赵瑞艳;李树荣;张晓东;苗荣;

优化自抗扰控制器在主汽温控制系统中的应用    王清;宋年年;王佳庆;姚菁;

考虑分布电容的神经网络单相接地故障测距算法    康忠健;徐丽;勾松波;金华蓉;李瑞生;

基于小生境技术的混合遗传算法    姜封国;

基于遗传算法城市供水系统优化调度研究    刘桂臣;蒋白懿;代进;

载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究    李佳

适应性企业战略协同机制研究    张亚娟

介入式文化算法及其应用研究    谭枫

通信辐射源个体识别与参数估计    陆满君

六自由度Stewart平台分散智能控制研究    李晚龙

代建制项目风险预警管理研究    董慧群

开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究    许爱德

地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究    张进

基于能量分析的地震动输入选择及能量谱研究    王德才

电力系统大停电的自组织临界特性研究    于群

动态环境下的元胞遗传算法研究    万成

参数参与进化的自适应遗传算法研究    李坤

基于遗传算法的K-means聚类方法的研究    吴香庭

多目标遗传算法与非支配集的构造研究    马水松

城市公交车辆智能调度优化研究    李臻

泰安市农村公路典型路面结构研究    朱国凯

基于改进遗传算法的电力系统无功优化的研究    纪二云

煤炭企业人才结构优化    施晓坤

遗传算法在考试系统组卷中的应用与研究    马宗梅

神经网络和遗传算法在中厚板轧机中的应用研究    雷明杰

加热炉的测试与节能    党荣富;徐耀;

合成氨工艺系统的分析及节能研究    陈实,袁令,高林

基于遗传算法的多代理规划优化方法    李献业,钟绍春

基于多种群遗传算法的输电系统扩展规划    叶在福,单渊达

多尺度逐次逼近遗传算法反演大地电磁资料    师学明,王家映,张胜业,胡祥云

钢铁企业余热资源的回收与利用    蔡九菊;王建军;陈春霞;陆钟武;

改进微粒群算法及其在生料浆调配多目标优化中的应用    王宁;王雅琳;桂卫华;阳春华;

炼铁系统的物质流和能量流的分析    吴复忠;蔡九菊;张琦;王建军;陈春霞;

平果铝高压溶出过程结疤形成影响因素探索    袁华俊,黄芳,赵飞,王家伟

换热器中的不可避免损失    傅秦生,肖跃雷,冯霄

氧化铝生产蒸发工序用能分析及节能工程    李时民

遗传算法在环己醇/环己酮硝化氧化反应动力学模型参数估计中的应用    郑启富,周兆良,徐明仙

乱堆填料层压降半经验通用关联图    金祖源

填料塔压降与泛点的关联式    温远平,周传光

Eckert填料层压降通用关联图的关联与应用    龚琦

应用VB语言开发计算机读图软件    王勇

多效蒸发最佳效数的简单计算法    戴惠良;

多效蒸发过程模拟——以最优法求解多效蒸发各个参数    程达芳

多效蒸发系统热能利用经济性分析    周巍，王达子，胡绍川

多效蒸发装置节能的新技术——蒸汽喷射式热泵—SPZ型泵组合技术    夏庆鑫

多效蒸发过程模拟的严格Broyden法计算    谭学富,王红心,秦忠顺

多效蒸发系统优化设计目标函数的建立与求解    阮奇,黄诗煌,叶长燊,陈文波

多效蒸发节能的研究    李东山,曾劲松

采用拉格朗日乘子法对多效蒸发进行优化设计    申奕

多效蒸发制盐与热泵法(蒸汽机械压缩)制盐中蒸发能耗的分析与比较    俞性佑,章世鑫

溴化锂吸收式制冷机与海水淡化联合运行装置    沈超,李希会,王厚庆,成珂,张鹤飞

万吨级低温多效蒸发海水淡化能量及经济性能模拟分析    马学虎;兰忠;郝婷婷;王四芳;

潮汐能太阳能多效蒸馏海水淡化装置的理论分析    刘业凤;赵奎文;

甲硝唑工业废水处理工程的运行特征    方丽萍;陈贡平;孙杰;杨文斌;

露点蒸发海水淡化技术研究    熊日华;王世昌;解利昕;王志;王纪孝;朱爱梅;丁涛;

反渗透膜分离技术浓缩回收酸法制浆废液的开发研究与生产应用    王修义;王志杰;

太阳能海水淡化系统开发进展    王许云;张林;陈欢林;高从堦;

无相变重金属废水处理及回用技术    黄益平;叶易春;古共伟;夏伟;

红土矿镍冶炼废水的综合利用工艺    周建平;苏桂华;孙宁磊;

城市节水与海水淡化    高从堦;

潮汐能太阳能多效蒸馏海水淡化装置的实验测试    刘业风;赵奎文;

大连石化海水淡化装置产出合格水    朱爱华

海水淡化：大连石油化工公司的招牌技术    记者　任继凯 王卫

低温多效海水淡化在大连获得成功    特约记者 朱爱华

科技为核心 海水为我用    王世昌 天津大学化工学院 海水淡化与膜技术研究中心

大连石化低温多效海水淡化装置产出合格水    记者　朱爱华

环氧丙烷废水回用获突破    记者 王晓阳

大石化低温多效海淡装置出水合格    朱爱华 记者　张宁

我市企业推进循环经济发展初显成效    通讯员 项高齐

硝石钾肥公司做大钠硝项目    实习记者 陈忠

多种科技淡化海水    

横管外降膜流动与蒸发传热研究    牟兴森

基于遗传算法的海水淡化及其集成系统优化设计研究    伍联营

炼厂外排废水低温多效蒸发分析与喷射器模拟    王建

多效蒸发脱盐处理实验研究    祝斯

低温多效蒸发海水淡化装置性能分析    张全

低温多效蒸发海水淡化系统性能研究    刘大伟

低温多效蒸发海水淡化系统工艺流程模拟及优化    陈军

多效蒸发的实验基础及流程模拟    汤一华

低温多效蒸发海水淡化装置进水流程分析    孙甜悦

离子阱海水前处理工艺对铝合金换热管腐蚀特性影响    王昆雨

氯化铵溶液三效热泵降膜蒸发的优化研究    张健

多效蒸发分离过程的节能优化与控制    徐智迅